數學建模理論與茶葉經濟效益的融合與應用分析

武建新

（寧夏師范學院 數學與計算機科學學院，寧夏固原 756000）

由俗語“柴米油鹽醬醋茶”可知，茶葉在人們的日常生活中占據重要地位。神農嘗百草中毒，得茶而解，這是古書《神農本草經》中的記載。此后，人們日益重視茶葉的藥用價值。我國最早提及茶葉的古書是創作于公元前十一世紀的《詩經》。由此可見，作為茶葉的發源地，茶葉的歷史和文化在中國有著極其深遠的根脈。

1 茶葉國內外市場與發展瓶頸

1.1 茶葉的國內外市場

目前，世界各國茶葉種植面積總計3600萬畝，各種茶葉年總產量200萬噸左右，進出口總量110萬噸左右。種茶技術在肯尼亞、印度尼西亞和印度等國的擴散導致茶葉產量大幅攀升。隨著種茶技術的飛速發展，世界上紅茶、綠茶的種植面積逐步擴展至110萬公頃。茶產量的提升導致部分茶品積壓，供大于求，世界茶葉市場趨于飽和。這種形勢嚴重威脅茶葉企業的生存和發展，中小型茶葉企業面對經營危機，必須提高茶葉質量，樹立自身品牌優勢，增強市場競爭力。

1.2 茶葉發展中的“瓶頸”

同世界上的其他國家相比，我國茶葉的產量普遍不高。作為最早發現茶葉并種植茶葉的國家，我國的種茶面積占世界種茶面積的一半以上，但產茶量只占世界產茶量的四分之一。由此可知，我國茶葉的產量和效益低下。此外，由于我國生產茶葉的地區多集中在南方，多數是散戶種植，茶葉生產作為副業存在，茶農缺乏專業的種茶技術和管理技能。在采茶環節，我國多使用人工采摘，并沒有形成大規模統一化的機械采摘。茶葉的加工生產偏向于使用人工，這不僅導致茶葉的生產效率低下，產品標準也參差不齊，嚴重影響了我國出口茶葉的質量和品牌。

2 數學建模理論與茶葉經濟效益的結合

數學給人的感覺通常是深奧抽象的。然而，作為一門重要的科學，抽象的數學理論被廣泛用來解決各種實際問題。伴隨著社會的發展和科技的進步，以及計算機技術的推陳出新，數學在社會各領域的應用也更為普遍。

2.1 數學建模理論定義的概述

將數學同現實相結合，對問題展開針對性研究的方法就是數學建模。通過抽象簡化具體的實際問題，數學建模利用參數和變量的改變規律，建立模型，模擬現實。通過分析數學語言中的邏輯關聯，解釋現實應用中遇到的問題，對結果進行解釋和驗證，從而獲得問題解決的方法。數學建模作為一門科學，有自己獨立的理論體系。在解決實際問題的過程中，建模者應該根據問題特點及時修正調整所建模型。

2.1.1 數學建模理論的重要意義

數學建模的成功應用需要將理論與實際緊密相連，針對實際問題構建精準的數學模型，從而實現對現實問題的模擬分析。由于可以從不同角度幫助人們深層次理解分析現實中遇到的各種問題，數學建模可以針對各種情況給出最優的解決方案，這些是人類通過自然語言和自身邏輯分析無法實現的。事實表明，數學建模理論因其自身縝密的邏輯關系，有助于彌補實際問題模型中存在的各種缺陷，對實際問題的順利解決作用顯著。

2.1.2 數學建模理論的應用

數學模型同人們日常的工作生活和社會實踐緊密相連。在氣象工作站工作的氣象學家，為了準確了解大氣情況，就會應用數學建模理論，對氣象衛星收集到的氣壓、風速、降水和云層等數據，按相應規則構建起有效的數學模型。氣象學家根據這些動態中的數學模型，可以準確獲知前后一段時間內的天氣變化。此外，生理學家也可以利用人體體內的藥物濃度和時間變量構建數學模型，據此計算藥物在人體的停留時間，分析藥物的實際運用效果，進而為臨床藥物的使用提供有效參考。

2.1.3 數學建模的設計方法

數學建模理論可依據不同的建模方法和應用程序劃分為不同的類型。引入計算機運算規則的數學模型，可以有效解決實際生活中的各種問題。為了有效解決社會生產過程中的實際問題，需要強化數學建模的準確運用。具體而言，首先需要對所面臨的實際問題進行詳細分析，確定構建數學模型的具體形式，從而明確所要使用的數學理論和計算機算法，投入運算獲得相應結果。最后，通過所得結果對初始問題進行再驗證。經過反復多次的驗證之后，就會獲得較為實際可行的解決方案。

2.2 數學建模對茶葉經濟效益最優化的分析

當前，國內外的茶葉銷售市場競爭日趨激烈。雖然茶葉總的供應量已經趨于飽和，劣質茶葉的價格也跌幅嚴峻，但各種名茶的價格卻一路飆升，茶葉供應量也極為緊張，供應短缺的現象經常出現。面對茶葉市場的最新形勢，在此種情況下應用不同的數學建模，優化分析茶葉的經濟效益，提高茶葉的售賣質量，成為亟待解決的關鍵問題。

2.2.1 茶葉經濟效益優化——地表數學模型

種植區所處的經緯度、溫濕度都會影響茶葉的品質。特別是優質茶葉，對環境的溫度和濕度以及地理位置所處的經緯度要求很高。因此，有必要通過構建數學模型分析優質茶葉生產所需的最優地理環境。這一過程需要將光照、經緯度、溫度和濕度作為數學建模的地表參數。由于茶葉對光照要求不高，喜歡陰面背光和柔弱溫和的光線，可以對照分析茶樹葉片中葉綠素的吸收光譜，確定短光波中的藍紫光線，得出茶樹生長最優的漫射光環境。此外，20-27度是茶樹生長的最適宜溫度，一株茶樹每年的有效積累溫度維持在4000度左右。茶樹生長最適宜的降水量維持在每年1000-2000毫米，環境相對最佳含水量為70%-80%之間。茶樹生長的地理位置要低于海拔1500米，當地坡度要小于30度。優質茶葉生產的數學模型可以根據上述參數構建得到。

2.2.2 茶葉經濟效益優化——銷售數學模型

隨著茶葉需求量的大幅躍升，茶葉包裝也迎來了前所未有的機遇。在目前的茶葉包裝市場上，茶葉包裝各式各樣琳瑯滿目。作為影響茶葉銷售的關鍵因素，茶葉包裝需要整合茶葉生產企業，內部聯手，形成出品茶葉種類繁多的茶葉集團。為使我國的茶葉集團做大做強，需要對未來的茶葉市場進行整合融資，推動重點品牌的建設，加快茶葉的變革速度，提高茶葉的經濟效益，形成融洽適當的發展規模，進而組建茶葉的銷售數據模型。此外，還要鼓勵茶葉消費市場的進一步發展，推動茶葉企業積極開發對外銷售市場，加強品牌的宣傳力度，將廣告產生的售賣效應添加到正在組建的茶葉銷售的數據模型之中。

3 數學建模理論在茶葉經濟效益最優化中的應用

茶葉市場發展面臨的關鍵問題是如何提高茶葉的經濟效益。對此，應該通過仔細分析相關數據模型，探討該問題的有效解決辦法，并采取相應的針對性措施。數學模型的建立可以依據貴州省坪山鄉、四川省東林鄉和湖北省采花鄉等三個鄉的數據，組建可以用來優化茶農茶葉種植和銷售產業布局的數學模型，實現茶葉經濟效益的最大化。

3.1 茶葉生產調查

作為一種適合大規模種植的經濟作物，茶葉投資少、產量高而且經濟效益可觀，是可以引導農民發家致富的優勢項目。由于新鮮茶葉的產量和質量決定茶葉總體的產量和質量，而茶園管理是決定新鮮茶葉產量和質量的關鍵因素。因此，課題組從坪山鄉、東林鄉和采花鄉三個樣本鄉中隨機抽查了6家茶葉種植散戶，其中產量較好、產量中等以及產量較差的茶農各2戶。

據此構建的數學模型的計算結果顯示，通過引入新技術并實施精細化管理，可以明顯提高茶園單位面積的茶葉產量，并有效改善茶園茶葉的質量，茶葉銷售所獲得的凈利潤也更為可觀。

3.2 種植茶葉的成本和經濟效益

課題組通過從上述三個鄉中，隨機抽取6戶茶農，將其茶葉生產總量、售賣總收入和投入總成本進行平均，在此基礎上計算土地的生產率和盈利率，勞動的生產率和盈利率，成本的生產率和盈利率，并根據這些數據進行數學建模。通過分析以上指標可以得到上述三個鄉各自的茶葉總產量、總產值和年盈利率。對此進行比較后可近似推斷出三個鄉茶葉種植過程中存在的優勢與不足，并分析得到影響該地區茶葉經濟效益的重要因素，從而有計劃、有針對性地改進茶葉的生產模式，提高茶葉的生產效率，從根本上改善茶葉的經濟收益。

4 結論

隨著經濟全球化進程的不斷加快，社會發展也日新月異，茶葉市場迎來機遇的同時也面臨挑戰。雖然影響茶葉經濟效益的因素很多，然而通過數學建模可以精準預測影響茶葉經濟效益的關鍵因素。此外，由于我國地域遼闊，地形復雜，不同地方的茶葉生產區域有著不同的銷售模式和種植理念。因此，針對不同地區的茶園構建相應的數學模型，可以更為準確地把握影響茶葉經濟效益的重要因素。隨著時代的步伐往前推進，數學建模定會被廣泛應用于茶葉市場的分析改進之中。