數(shù)學(xué)模型在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

劉金霞

（衡水學(xué)院圖書館 河北衡水 053000）

在社會科學(xué)技術(shù)水平日益提高的大背景下，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科技含量變得越來越高。其中，最具代表性的一項內(nèi)容便是數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用不僅僅有效提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，而且更為我國未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了一個全新的發(fā)展方向。眾所周知，數(shù)學(xué)是一門應(yīng)用性和實踐性都非常強的學(xué)科，數(shù)學(xué)模型在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用正是體現(xiàn)了數(shù)學(xué)知識的價值和作用，其在進(jìn)一步優(yōu)化我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的安全性和高效性方面發(fā)揮著不可替代的重要作用。以下是筆者結(jié)合自己多年相關(guān)工作經(jīng)驗，就此議題提出的幾點看法和建議。

1 數(shù)學(xué)模型介紹

1.1 數(shù)學(xué)模型技術(shù)

何為數(shù)學(xué)模型技術(shù)，顧名思義，就是將現(xiàn)實生活中存在或者遇到的真實問題，從數(shù)學(xué)理論知識層面來進(jìn)行簡化處理，將實際問題轉(zhuǎn)化成為數(shù)學(xué)問題，對其中所涉及的參數(shù)和變量進(jìn)行進(jìn)一步確定，然后根據(jù)既定的數(shù)學(xué)原理或者規(guī)律來建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而尋找到問題的解決答案。此外，數(shù)學(xué)模型技術(shù)的價值還體現(xiàn)在通過各種數(shù)學(xué)原理解決問題之后還會進(jìn)一步地討論和驗證，會從理論層面對實際問題解決方式的可行性和正確性進(jìn)行驗證，只有確定驗證結(jié)果沒問題之后才會繼續(xù)作用于生產(chǎn)實踐。這樣一來，便能夠在更大程度上確保問題解決策略的實效性，減少不必要的資源浪費。

1.2 數(shù)學(xué)模型技術(shù)的應(yīng)用背景分析

近些年，伴隨著各項科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，信息時代已經(jīng)正式來臨，在當(dāng)今社會各行各業(yè)當(dāng)中，科學(xué)技術(shù)的影響力和滲透力在逐步增強，并且在不同領(lǐng)域都發(fā)揮出非常重要的作用和價值。數(shù)學(xué)建模技術(shù)的發(fā)展亦是如此。縱觀我國當(dāng)前各領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，我們不難發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)建模技術(shù)的應(yīng)用范圍變得越來越廣泛，數(shù)學(xué)建模技術(shù)水平更是在不斷提升，特別是在一些自然科學(xué)領(lǐng)域、工程技術(shù)領(lǐng)域、生產(chǎn)勞作領(lǐng)域，數(shù)學(xué)建模技術(shù)正在扮演著非常重要的角色。我們必須要認(rèn)識到，在全新的時代背景下，繼計算機應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域之后排名第二位的便是數(shù)學(xué)模型技術(shù)。所以，將數(shù)學(xué)建模技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中是必然的發(fā)展趨勢，也是社會生產(chǎn)力向前發(fā)展的重要標(biāo)志。

1.3 數(shù)學(xué)建模技術(shù)的重要作用

數(shù)學(xué)模型從本質(zhì)上來講，就是一種虛擬模型，它是建立在真實問題基礎(chǔ)之上的經(jīng)過抽象、簡化處理的模型架構(gòu)，而組成這種數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)元素主要包括數(shù)學(xué)符號、流程、數(shù)學(xué)公式以及數(shù)學(xué)圖形等等。關(guān)于數(shù)學(xué)模型技術(shù)的作用，筆者將其總結(jié)為以下幾個方面：

1.3.1 解釋作用

數(shù)學(xué)模型技術(shù)的解釋作用主要體現(xiàn)在其可以對現(xiàn)實生活中存在的問題或者發(fā)生的客觀現(xiàn)象進(jìn)行解釋，而解釋所依據(jù)的原理便是數(shù)學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)知識，根據(jù)既定的數(shù)學(xué)理論來解釋現(xiàn)實中發(fā)生的客觀現(xiàn)象。

1.3.2 預(yù)測作用

數(shù)學(xué)模型技術(shù)的預(yù)測作用主要體現(xiàn)在其可以對未來可能會發(fā)生的事情或者結(jié)果進(jìn)行科學(xué)預(yù)測。數(shù)學(xué)模型技術(shù)可以經(jīng)過大量數(shù)學(xué)處理之后，按照得出的實驗數(shù)據(jù)寫出數(shù)學(xué)函數(shù)和方程式，對實際問題的未來發(fā)展走向作出精準(zhǔn)的預(yù)測和評估。

1.3.3 控制作用

數(shù)學(xué)模型技術(shù)的控制作用主要體現(xiàn)在其能夠為控制某一現(xiàn)象的發(fā)展提供某種意義上的恰當(dāng)策略。數(shù)學(xué)模型技術(shù)控制能力的高低主要取決于比較和計算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2 數(shù)學(xué)模型在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用分析

當(dāng)前應(yīng)用在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的數(shù)學(xué)模型建立在對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)諸多環(huán)節(jié)分析的基礎(chǔ)之上，然后借助先進(jìn)的計算機科學(xué)技術(shù)對構(gòu)建起的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析和求解，最終將分析和求解得到的結(jié)果作用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各個步驟當(dāng)中去，進(jìn)而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的提升和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化效果。近些年，數(shù)學(xué)模型技術(shù)在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮出越來越重要的作用，不僅僅大大提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)勞動效率，而且也在很大程度上減少了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，數(shù)學(xué)模型技術(shù)會是推動我國未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的強大動力之一。

2.1 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用數(shù)學(xué)模型技術(shù)的實際案例解析

根據(jù)筆者的調(diào)查和了解，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前被廣泛應(yīng)用于我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的數(shù)學(xué)模型主要包括以下幾種：層次分析、正態(tài)分布和灰色預(yù)測等等。諸如這幾種數(shù)學(xué)模型之所以在農(nóng)業(yè)實際生產(chǎn)中發(fā)揮著如此重要的作用，是因為它們充分融合和利用了國內(nèi)外不同時期不同專家學(xué)者總結(jié)出的理論知識和原理，既有充分總結(jié)前人經(jīng)驗，又有結(jié)合現(xiàn)實需求進(jìn)行的創(chuàng)新和改變。因此，這些數(shù)學(xué)模型在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著至關(guān)重要的應(yīng)用價值。以下是筆者就層次分析、正態(tài)分布和灰色預(yù)測這三種數(shù)學(xué)模型技術(shù)進(jìn)行的針對性闡述：

2.1.1 層次分析

層次分析誕生于20 世紀(jì)70年代，是由美國著名運籌學(xué)領(lǐng)域教授T. L. Satty 提出的一種多準(zhǔn)則決策方式。這種決策方式的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在其具有非常顯著的靈活性、實用性和簡潔性。層次分析法相對于其他兩種數(shù)學(xué)模型技術(shù)來說要相對簡單一些，層析分析是根據(jù)特定問題的屬性以及想要實現(xiàn)的目標(biāo)來進(jìn)行數(shù)學(xué)層面的分析和討論，最終得出相應(yīng)的決策，核心在于判斷問題中所涉及的各類因素對于可能產(chǎn)生的最終結(jié)果的影響程度進(jìn)行的有效決策。目前，層次分析法在實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要適用于研究一些數(shù)據(jù)比較繁雜龐大，結(jié)果比較模糊不清的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題，其價值在于通過對性質(zhì)和數(shù)量的判斷與決策來減少一些不必要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者的勞動量，進(jìn)而實現(xiàn)節(jié)約生產(chǎn)成本的目標(biāo)。

2.1.2 正態(tài)分布

正態(tài)分布本質(zhì)上是一種概率分布，其在當(dāng)今的數(shù)學(xué)領(lǐng)域、物理領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域以及工程領(lǐng)域都有著非常重要的作用，應(yīng)用效果也比較理想。在實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，主要是用來預(yù)計種子或者果實的重量以及對某一個地區(qū)某一時間段內(nèi)的降雨量或者是對蟲災(zāi)情況進(jìn)行預(yù)測和判斷。

2.1.3 灰色預(yù)測

灰色預(yù)測是在灰色系統(tǒng)理論基礎(chǔ)上衍生出來的科學(xué)預(yù)測方式，而灰色系統(tǒng)理論則是一門基于數(shù)學(xué)理論的系統(tǒng)工程學(xué)科，解決的主要是包含未知因素的特殊領(lǐng)域問題。灰色預(yù)測法的獨特之處在于它只需要在了解一部分信息的情況下，將這一部分已知情況作為研究對象，然后通過對這一部分已知情況的信息進(jìn)行分類研究，進(jìn)而得出適用于整體情況的信息，并且對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際活動以及農(nóng)作物生長規(guī)律來進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測和高效的監(jiān)管。諸如，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用灰色預(yù)測法，可以通過只取一畝地的作物產(chǎn)量作為樣本，便可以推算出大范圍大面積土地的種植收益。

2.2 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用數(shù)學(xué)模型技術(shù)的價值

在科技創(chuàng)新世界、科技造福人類的大環(huán)境中，將數(shù)學(xué)模型技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，既是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展史上的一次偉大創(chuàng)舉，更是社會生產(chǎn)力向前發(fā)展的必然結(jié)果。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用數(shù)學(xué)模型技術(shù)的價值，筆者將其總結(jié)為以下幾個方面：

首先，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用數(shù)學(xué)模型技術(shù)在很大程度上縮減了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。

諸如，應(yīng)用數(shù)學(xué)模型技術(shù)，我們可以在開始播種之前，綜合考量農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的各項因素，并對影響農(nóng)作物產(chǎn)量的各種不確定性因素進(jìn)行研究之后，再制定出最適合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況的生產(chǎn)方案。這樣一來，必然能夠在很大程度上縮減農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成本。與此同時，也能夠在一定程度上節(jié)省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時間，從多方面來促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的提升。

其次，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用數(shù)學(xué)模型技術(shù)可以進(jìn)一步明確農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的農(nóng)作物類型

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，選擇種植哪一類農(nóng)作物至關(guān)重要。在引入數(shù)學(xué)模型技術(shù)之前，我國很多地區(qū)的農(nóng)作物種植選擇都是根據(jù)以往的經(jīng)驗或者傳統(tǒng)來確定，很少有農(nóng)業(yè)勞作者敢于大膽突破，多數(shù)只是按部就班地種植既定的幾類農(nóng)作物。但是，在應(yīng)用數(shù)學(xué)模型技術(shù)之后，通過數(shù)學(xué)模型技術(shù)可以對不同農(nóng)作物的產(chǎn)量提前做預(yù)期，進(jìn)而根據(jù)得到的計算結(jié)果來選擇種植哪一種農(nóng)作物更為合適。另外，應(yīng)用數(shù)學(xué)模型技術(shù)明確農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的農(nóng)作物類型還可以解決一個重要的現(xiàn)實問題：如果現(xiàn)實情況下有多種農(nóng)作物種植類型備選方案，各個方案都有著自己的優(yōu)勢和缺點。比如，有的農(nóng)作物買賣價格比較高，但是生長期間養(yǎng)護(hù)難度大，成活率比較低，而有的農(nóng)作物成熟之后的市場售價相對較低，可是成活率普遍較高，不需要進(jìn)行特殊養(yǎng)護(hù)便可以成熟結(jié)果。如果農(nóng)民只根據(jù)農(nóng)作物的實際情況來進(jìn)行判斷，那么判斷失誤的概率將會非常高，農(nóng)民也不知道應(yīng)該選擇哪一種農(nóng)作物來種植比較好。此時，我們便可以利用數(shù)學(xué)建模技術(shù)來進(jìn)行判斷和預(yù)測，用科學(xué)的數(shù)學(xué)理論知識來計算不同農(nóng)作物利潤的期望值，最終得出的計算結(jié)果便可以成為農(nóng)民選擇種植農(nóng)作物類型的重要依據(jù)，進(jìn)而為確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和利潤奠定堅實的基礎(chǔ)。

3 小結(jié)

我國作為農(nóng)業(yè)大國，雖然在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域取得了非常多舉世矚目的成果，但是深入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)便會發(fā)現(xiàn)還是存在著很多亟待有效解決的問題。數(shù)學(xué)建模技術(shù)在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展史上的重要創(chuàng)舉，數(shù)學(xué)建模技術(shù)展現(xiàn)出的是現(xiàn)代先進(jìn)知識技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要價值和作用，未來伴隨著數(shù)學(xué)建模技術(shù)的不斷創(chuàng)新以及應(yīng)用效果的不斷優(yōu)化，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平必將得到更大提升。