玉米叶片病斑数据库分析与建立

李常秀，闫超

（黑龙江八一农垦大学信息技术学院，大庆163319）

数据库技术主要研究如何存储、使用和管理数据，是计算机技术中发展最快、应用最广的技术之一[1]。数据库技术逐渐向农业领域的渗透，极大地促进了我国农业数字化、信息化的进程。数据库对加强农业的基础地位有着重要的作用。农业信息数据库的建设是农业领域信息系统建设的重要基础之一，可以使农业资源管理手段从手工阶段上升到计算机阶段，从而提高农业信息查询、处理和共享的速度。

我国现有的几个农业信息数据库有：中国农作物种质资源数据库、中国西南药用植物资源数据库、中国经济植物资源数据库[2]。到目前为止没有一个针对单一物种建立的病斑数据库，玉米是主要的粮食和饲料作物，在世界和我国农业生产上具有重要地位。黑龙江是我国玉米主产区之一，但玉米大斑病近年有加重趋势[3]，利用图像处理和识别技术来实现玉米叶部病斑识别对玉米作物病害治理起到了推进作用[4]，因此选择玉米叶片病斑来建立数据库。

1 大斑病和小斑病的分级

在我国，玉米的病斑种类很多，如褐斑病、眼斑病、霜霉病、炭疽病、斑枯病、叶斑病、大斑病、小斑病、灰斑病、锈病、细菌性条纹病等，每一个病种都有它相对的发病条件，而这种客观的条件又导致了病害的程度，从而出现了病斑的分级。通过建立数据库得到病斑的一系列分级情况，可以在玉米病害的发病初期，进行相应的防治，从而保证玉米的产量。针对于黑龙江的玉米情况，通过调查，发现在黑龙江省出现居多的病种为大斑病和小斑病，而这两种病在发病条件（温度）上不一样，大斑病的发病温度为20～25℃，小斑病的发病温度为26～29℃。并且光照度和土壤元素的含量对大斑病和小斑病的发病也有一定程度的影响。大斑病和小斑病随着发病时间的持续，发病程度也会加大，病斑形状也随之增加，针对这一情况，查阅相关资料，得到了大斑病和小斑病的分类标准如下[5]。

大斑病分级标准：玉米大斑病分级标准0级，全株叶片无病斑；0.5级，全株叶片有零星病斑，占叶面积的1%左右；1级，全株叶片有少量病斑，占叶面积的5%～10%；2级，全株叶片有中量病斑，占叶面积的10%～25%；3级，植株下部叶片有多量病斑，占叶面积的50%以上，出现大片枯死现象；中上部叶片有中量病斑，占叶面积的10%～25%；4级，植株下部叶片病枯；中部叶片有多量病斑，出现大片枯死现象；上部叶片有中量病斑；5级，全株基本枯死。小斑病分级标准：0级，全株叶片无病斑；0.5级，植株下部叶片有零星病斑，占叶面积的10%以下；1级，植株下部叶片有少量病斑，占叶面积的10%～25%；2级，植株下部叶片有中量病斑，占叶面积的25%～50%；中部叶片有少量病斑，占叶面积的10%～25%；3级，植株下部叶片有多量病斑，占叶面积50%以上，出现大片枯死现象；中部叶片有中量病斑，占叶面积的25%～50%；上部叶片有少量病斑，占叶面积的10%～25%；4级，植株下部叶片基本枯死；中部叶片有多量病斑，占叶面积的50%以上，出现大片枯死现象；上部叶片有中量病斑，占叶面积的25%～50%；5级，全株基本枯死。

2 叶片病斑数据库的建立方法

在数据库软件选择上，选取SQL2005企业版，是因为SQL2005有良好的操作性和易用性。在建立玉米叶片病斑数据的字段选取上，我选择了以下几个字段名path（路径），name（名字），date（日期），time（时间），illumination（光照度），temperature（温度），site（地点），cornbreed（玉米品种），scabbreed（病斑种类），standardscabgrade（ 病 斑 标 准 等 级），personalscabgrade（病斑检测等级），contentN（氮含量），contentP（磷含量），contentK（钾含量），thumpath（缩略图路径）。

Path是玉米叶片病斑图像的路径，因为在数据库中保存图像的路径要比保存图像本身在管理和调用上更加的便捷；Name为玉米叶片病斑图像的名称，一般在导入图片时，选取由相机产生的图片名称为玉米叶片病斑图像的临时名称，后期可以在程序中对其修改；Date、time则为拍摄图片的日期和时间，可以调用相机本身记录的日期和时间，也可以人为的输入某一个时间段；Illumination为光照度，是由照度仪测得的当日拍摄照片时的光照强度，光照强度一是对玉米的生长有影响，二是对病斑图像处理时也会造成影响，所以是一个数据库中必要的字段；Temperature是拍摄叶片图像时用温度计测得的温度，高温和低温对玉米的影响很大，有的时候会加剧病害的发生和发展，是重要的记录数据；Site为实验玉米的生长地，不同的地方，经纬度不一样，土壤墒情不一样，光照角度也不同，所以地点也是记录项之一；Cornbreed是玉米的品种，玉米品种的不同会导致得病的不同，同种病害，不同的品种会显示不同的症状，所以玉米的品种是不可缺少的一个记录项；Scabbreed为病斑种类的字段名，用于区分这个叶片是何种病斑；Standardscabgrade为标准病斑等级，这个是经过专家鉴定过的叶片病斑等级，是为了检验软件检测病斑的准确度的；Personalscabgrade为软件检测病斑等级，是属于程序的一个输出量；ContentN、contentP、contentK是土壤的N、P、K的含量，因为这三种元素是植物不可或缺的元素，它们的含量对玉米的成长和病害的发生起着关键的作用，所以是重要的字段；Thumpath是玉米叶片病斑的图像缩略图，作用仅仅是为了提高程序的运行速度，不至于在读取大量图片时，软件卡死。

3 结果

用SQL2005建立的玉米叶片病斑数据库字段及数据类型如图1，玉米叶片病斑数据库叶片数据信息如图2。

图1 字段及数据类型Fig.1 Field and data type

图2 叶片数据信息Fig.2 Leaf data information

用SQL建立玉米病斑数据库的特点是方便，简洁，快速，可以细化病斑和客观信息。用户通过观看病斑图片，分析病斑种类，达到普及知识的作用。并且玉米叶片病斑数据库的建立对分析玉米病斑的恶化有着积极意义，并为后期即将实现的玉米叶片病斑识别打下了良好基础。

[1]向海华.数据库技术发展综述[J].现代情报，2003（12）：31-33.

[2]陈海昆，张瑞芳，张海燕，等.数据库技术发展及其在农业领域中的应用[J].安徽农业科学，2008，36（18）：7818-7820.

[3]浦子钢，杨克军，李德新，等.黑龙江省西部半干旱区玉米抗大斑病种质资源的筛选[J].黑龙江八一农垦大学学报，2010，22（3）：9-12.

[4]张柏毅，朱景福.基于LXF模型水平的玉米叶部病斑图像分割[J].黑龙江八一农垦大学学报，2012，24（3）：71-74.

[5]孙海潮，卢道文，万金红.玉米育种材料大小病斑的鉴定分级标准和主要方法[J].玉米科学，2005，13（增刊）：140-141.