數(shù)學知識在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的運用

文 紅

（衡水學院 繼續(xù)教育學院 河北衡水 053000）

我國自古以來以農(nóng)立國，農(nóng)業(yè)是我國的第一產(chǎn)業(yè)，無論時代如何發(fā)展，社會如何變遷，農(nóng)業(yè)的基礎地位始終不變。近些年，隨著經(jīng)濟的發(fā)展與科學技術的進步，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域呈現(xiàn)出日新月異的變化，在推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展與進步的諸多影響因素中，最具代表性的便是數(shù)學知識，數(shù)學知識在當前我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著不可替代的作用，已逐漸被應用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的方方面面，成為推動現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的強大動力之一。以下是筆者結合自己多年相關工作經(jīng)驗，就此議題提出的幾點看法和建議。

1 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中運用數(shù)學知識的原理

數(shù)學作為一門基礎學科，是探索自然現(xiàn)象、社會現(xiàn)象基本規(guī)律的重要語言和工具，自然和社會中存在的各類現(xiàn)象都與數(shù)學知識緊密相連，通過數(shù)學知識來剖析現(xiàn)實問題最終必將得到清晰正確的答案。數(shù)學知識在我國當前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應用，我們需要學會運用數(shù)學知識對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中遇到的實際問題進行觀察、分析和概括，將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)實問題轉化成為數(shù)學模型，再通過數(shù)學模型的計算和分析得出答案，反饋到農(nóng)業(yè)現(xiàn)實問題當中來，運用數(shù)學原理去解決現(xiàn)實問題。

2 數(shù)學知識在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的具體運用實例

2.1 勾股定理在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用

眾所周知，勾股定理是數(shù)學知識體系中的一個代表性定理。中國古代數(shù)學家研究勾股定理的證明和應用是自成體系的，當時采用的是青朱出入法，也就是現(xiàn)在我們常說的割補法。具體方法：通過適當?shù)膭澐郑瑢⒐瓷系恼叫蚊娣e和股上的正方形面積劃分成若干部分，而被劃分成若干部分的面積總和又恰好可以填滿弦上的正方形。青朱出入法的特點在于古人將這些被劃分出來的圖形面積填上了各種顏色，如朱紅色、青色、黃色等等，由此可見古人在研究勾股定理時使用的方法巧妙簡單，也可以看出古人的聰明與智慧。

夏禹是我國歷史上有記載的史料中第一個應用勾股定理的人，夏禹曾將勾股定理應用到治水之術中，并且取得了非常好的治水效果。勾股定理在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用歷史非常久遠，勾股定理開創(chuàng)的獨具一格的理論體系被成功應用在了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當中，以《九章算術》中記載的實例進行分析：現(xiàn)有池方一丈，葭生中央，出水一尺，引葭赴岸，適與岸齊，問水深、葭長各幾何？這是《九章算術》中記載的題目，用現(xiàn)在通俗語言翻譯便是：現(xiàn)在這有一個正方形的池塘，池塘的邊長是1 丈，一棵蘆葦生長在這池塘的正中央，長出水面1 尺，想要把蘆葦拉向池塘邊，莖尖剛巧碰到池塘邊，請問池塘的水深和蘆葦?shù)拈L度各是多少？從題目當中，我們可以發(fā)現(xiàn)要想解決這一問題，必須應用到勾股定理，通過勾股定理的計算，我們很輕松地計算出池塘的水深應該是一丈二尺，而蘆葦?shù)拈L度應該是一丈三尺。

2.2 數(shù)學概率知識在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用

數(shù)學知識體系中的概率知識主要研究的是隨機現(xiàn)象中蘊含的數(shù)量規(guī)律性，通過學習概率知識我們可以發(fā)現(xiàn)很多看似隨機的問題和現(xiàn)象中隱藏著的規(guī)律。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中應用概率知識的地方非常多，概率知識幾乎可以運用于整個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)作物生長的全過程中，其可以具體細化到從一個剛剛開始發(fā)芽的種子到成長為植株的全過程，并且可以通過概率知識分析出農(nóng)作物生產(chǎn)與天數(shù)之間的關系、農(nóng)作物成熟結果后的產(chǎn)量以及農(nóng)作物生長過程中患病的概率等等。

舉例說明：某一地方的小麥容易患銹病，當銹病來襲時，小麥必然受到損害。當前測得該地區(qū)小麥患銹病的概率是10 %，其中葉銹病流行的概率是30 %，而兩種銹病同時流行的概率是4%，求小麥被銹病危害的概率是多少？

解題方式是：設小麥患銹病流行的事件分別為A、B，則A+B 表示銹病和葉銹病流行的事件，根據(jù)加法公式有：P(A+B)=P(A)+P(B)-P(AB)=0.1+0.3-0.04 =0.36，由此便可以得出該地區(qū)小麥被銹病危害的概率是0.36 。

通過這一數(shù)據(jù)結果，當?shù)胤N植小麥的農(nóng)民便可以了解到小麥在生長過程中可能出現(xiàn)銹病危害的概率，進而提前做好預防措施。

2.3 數(shù)學期望在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用

以某一農(nóng)場的蔬菜種植為例進行闡述：該農(nóng)場多年來都以種植蔬菜為主要經(jīng)營范圍，根據(jù)以往多年種植經(jīng)驗來看，某一種蔬菜的市場需求量所服從的均勻分布規(guī)律是需求量X（t）服從（500，800）的均勻分布規(guī)律，每售出1t蔬菜，農(nóng)場便可獲得2 萬元左右的利潤，可是，如果趕上某一時間段該蔬菜銷售不順暢，很多蔬菜銷售不出去，那么，農(nóng)場將要承受每噸5 000 元左右的經(jīng)濟損失。農(nóng)場想要實現(xiàn)該蔬菜銷售數(shù)量的極限，在農(nóng)場生產(chǎn)能夠保證供應的前提下，計算需要賣出多少噸該蔬菜才能夠實現(xiàn)平均收益率最大化。

要想解答這一問題，就必須應用到數(shù)學期望的知識。其具體解題步驟如下：根據(jù)數(shù)學期望值的知識，假設該農(nóng)場種植噸數(shù)為m 的蔬菜，最終種植的噸數(shù)可能符合均勻分布的規(guī)律，800≥m≥500 。假設函數(shù)Y 在生產(chǎn)計算蔬菜條件之下的收益額單位為萬元，那么其收益額的最終Y 和蔬菜錢數(shù)需求量X 之間的函數(shù)關系為Y=f（X）。計算蔬菜售出的品種，大概根據(jù)所得出條件和設定因素計算出當X≥m，到時最終蔬菜全部賣出會獲利2m 萬元;那么按照X

3 數(shù)學知識與農(nóng)業(yè)之間的關系

3.1 模糊數(shù)學與農(nóng)業(yè)科研

1965年美國著名數(shù)學家扎德首次提出的模糊數(shù)學這一概念，是經(jīng)典集合概念的重要推廣形式。模糊數(shù)學在現(xiàn)代人的日常生活中發(fā)揮著重要的作用。我們在日常生活中所接觸到的各種家用電器，如空調(diào)、冰箱等都應用到了模糊數(shù)學的原理。

模糊數(shù)學研究和處理的對象便是生活中的模糊性現(xiàn)象。其實，在我國農(nóng)業(yè)研究工作當中存在著非常多帶有模糊性的現(xiàn)象，而這些便是模糊數(shù)學在農(nóng)業(yè)研究和生產(chǎn)領域得以廣泛應用的重要基礎。比較具有代表性的農(nóng)業(yè)模糊性現(xiàn)象主要體現(xiàn)在農(nóng)作物品種的選擇、土地資源的分布、農(nóng)業(yè)機械的選擇和使用、自然氣候條件的分析、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的保護、農(nóng)業(yè)災害探測的研究等方面，這些都可以借助模糊數(shù)學的知識和原理進行科學解決。縱觀當前模糊數(shù)學在農(nóng)業(yè)中的具體應用效果，我們必須承認模糊數(shù)學的重要價值和作用，當前在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和研究領域當中幾種比較常見的模糊數(shù)學方式主要有模式識別、模糊聚類、模糊綜合評價等等。在這里筆者將單獨就模式識別來進行簡要的闡述和分析：我們判斷和評價亞麻的長勢長相時依據(jù)的四個因素分別是綠葉數(shù)、莖長、莖粗以及苗高，根據(jù)這四個要素我們一般可以判斷出亞麻的生長趨勢。根據(jù)這四個因素判斷亞麻的長勢利用的便是模式識別知識。

3.2 數(shù)理統(tǒng)計和農(nóng)業(yè)科研

數(shù)理統(tǒng)計是數(shù)學知識體系當中的核心組成部分，其是由皮爾遜創(chuàng)立和費歇爾發(fā)展起來的數(shù)學門類，但是，數(shù)理統(tǒng)計學所涉及的兩個最重要的改變是由高爾頓提出來的，高爾頓通過研究人的身高和智力的遺傳，提出了祖先遺傳定律。而祖先遺傳定律在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與科研工作中也得到了非常廣泛的應用，其在發(fā)展和演變的過程中被用來檢驗遺傳交配后代群體性狀的分離比例是否與假設值相符合。眾所周知，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域，農(nóng)作物的生長和發(fā)育很容易受到各種自然生態(tài)環(huán)境的影響，而且農(nóng)業(yè)科研試驗中隨機因素非常多，試驗結果會受到因素的主效、因素間相互作用以及誤差等多項不定因素影響，因此，如果只是單純地根據(jù)試驗數(shù)據(jù)很難判斷試驗處理因素是否有效以及效果到底如何，試驗結果的科學性和準確性必然會受到質疑。所以，在農(nóng)業(yè)科研領域當中應用數(shù)理統(tǒng)計學，將在很大程度上提高科研結果的科學性和準確性，其對推動農(nóng)業(yè)的進一步發(fā)展有著非常大的幫助作用。

4 小結

近些年隨著我國對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)重視程度不斷提升，當前我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)逐步進入比較協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展的關鍵階段，全面實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的偉大目標指日可待。建立在數(shù)學知識基礎上的各項先進科學技術以及數(shù)學知識的直接應用在推動我國農(nóng)業(yè)發(fā)展中都展現(xiàn)出重要的作用，其具體應用效果也非常理想。相信伴隨著數(shù)學知識在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域中的不斷深入利用，數(shù)學知識在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用潛力將會得到充分開發(fā)和利用。