數學模型在農業生產中的應用

劉金霞

（衡水學院圖書館 河北衡水 053000）

在社會科學技術水平日益提高的大背景下，現代農業生產的科技含量變得越來越高。其中，最具代表性的一項內容便是數學模型的應用。在農業生產中，數學模型的應用不僅僅有效提升了農業生產效率，而且更為我國未來農業生產提供了一個全新的發展方向。眾所周知，數學是一門應用性和實踐性都非常強的學科，數學模型在農業生產中的應用正是體現了數學知識的價值和作用，其在進一步優化我國農業生產結構，提高農業生產的安全性和高效性方面發揮著不可替代的重要作用。以下是筆者結合自己多年相關工作經驗，就此議題提出的幾點看法和建議。

1 數學模型介紹

1.1 數學模型技術

何為數學模型技術，顧名思義，就是將現實生活中存在或者遇到的真實問題，從數學理論知識層面來進行簡化處理，將實際問題轉化成為數學問題，對其中所涉及的參數和變量進行進一步確定，然后根據既定的數學原理或者規律來建立數學模型，進而尋找到問題的解決答案。此外，數學模型技術的價值還體現在通過各種數學原理解決問題之后還會進一步地討論和驗證，會從理論層面對實際問題解決方式的可行性和正確性進行驗證，只有確定驗證結果沒問題之后才會繼續作用于生產實踐。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 數學模型技術的應用背景分析

近些年，伴隨著各項科學技術的創新與發展，信息時代已經正式來臨，在當今社會各行各業當中，科學技術的影響力和滲透力在逐步增強，并且在不同領域都發揮出非常重要的作用和價值。數學建模技術的發展亦是如此。縱觀我國當前各領域的發展現狀，我們不難發現數學建模技術的應用范圍變得越來越廣泛，數學建模技術水平更是在不斷提升，特別是在一些自然科學領域、工程技術領域、生產勞作領域，數學建模技術正在扮演著非常重要的角色。我們必須要認識到，在全新的時代背景下，繼計算機應用技術領域之后排名第二位的便是數學模型技術。所以，將數學建模技術應用到農業生產中是必然的發展趨勢，也是社會生產力向前發展的重要標志。

1.3 數學建模技術的重要作用

數學模型從本質上來講，就是一種虛擬模型，它是建立在真實問題基礎之上的經過抽象、簡化處理的模型架構，而組成這種數學模型的基礎元素主要包括數學符號、流程、數學公式以及數學圖形等等。關于數學模型技術的作用，筆者將其總結為以下幾個方面：

1.3.1 解釋作用

數學模型技術的解釋作用主要體現在其可以對現實生活中存在的問題或者發生的客觀現象進行解釋，而解釋所依據的原理便是數學領域的相關知識，根據既定的數學理論來解釋現實中發生的客觀現象。

1.3.2 預測作用

數學模型技術的預測作用主要體現在其可以對未來可能會發生的事情或者結果進行科學預測。數學模型技術可以經過大量數學處理之后，按照得出的實驗數據寫出數學函數和方程式，對實際問題的未來發展走向作出精準的預測和評估。

1.3.3 控制作用

數學模型技術的控制作用主要體現在其能夠為控制某一現象的發展提供某種意義上的恰當策略。數學模型技術控制能力的高低主要取決于比較和計算數據的準確性。

2 數學模型在農業生產中的應用分析

當前應用在我國農業生產中的數學模型建立在對農業生產諸多環節分析的基礎之上，然后借助先進的計算機科學技術對構建起的數學模型進行分析和求解，最終將分析和求解得到的結果作用于農業生產各個步驟當中去，進而實現農業生產效率的提升和農業生產產業結構的優化效果。近些年，數學模型技術在我國農業生產中發揮出越來越重要的作用，不僅僅大大提高了農業生產勞動效率，而且也在很大程度上減少了農業生產成本，數學模型技術會是推動我國未來農業生產發展的強大動力之一。

2.1 在農業生產中應用數學模型技術的實際案例解析

根據筆者的調查和了解，發現當前被廣泛應用于我國農業生產中的數學模型主要包括以下幾種：層次分析、正態分布和灰色預測等等。諸如這幾種數學模型之所以在農業實際生產中發揮著如此重要的作用，是因為它們充分融合和利用了國內外不同時期不同專家學者總結出的理論知識和原理，既有充分總結前人經驗，又有結合現實需求進行的創新和改變。因此，這些數學模型在現代農業生產中有著至關重要的應用價值。以下是筆者就層次分析、正態分布和灰色預測這三種數學模型技術進行的針對性闡述：

2.1.1 層次分析

層次分析誕生于20 世紀70年代，是由美國著名運籌學領域教授T. L. Satty 提出的一種多準則決策方式。這種決策方式的優勢主要體現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學模型技術來說要相對簡單一些，層析分析是根據特定問題的屬性以及想要實現的目標來進行數學層面的分析和討論，最終得出相應的決策，核心在于判斷問題中所涉及的各類因素對于可能產生的最終結果的影響程度進行的有效決策。目前，層次分析法在實際農業生產中主要適用于研究一些數據比較繁雜龐大，結果比較模糊不清的農業生產問題，其價值在于通過對性質和數量的判斷與決策來減少一些不必要的生產環節，減少農業生產者的勞動量，進而實現節約生產成本的目標。

2.1.2 正態分布

正態分布本質上是一種概率分布，其在當今的數學領域、物理領域、農業生產領域以及工程領域都有著非常重要的作用，應用效果也比較理想。在實際農業生產過程中，主要是用來預計種子或者果實的重量以及對某一個地區某一時間段內的降雨量或者是對蟲災情況進行預測和判斷。

2.1.3 灰色預測

灰色預測是在灰色系統理論基礎上衍生出來的科學預測方式，而灰色系統理論則是一門基于數學理論的系統工程學科，解決的主要是包含未知因素的特殊領域問題。灰色預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行分類研究，進而得出適用于整體情況的信息，并且對農業生產實際活動以及農作物生長規律來進行準確的預測和高效的監管。諸如，在農業生產中應用灰色預測法，可以通過只取一畝地的作物產量作為樣本，便可以推算出大范圍大面積土地的種植收益。

2.2 在農業生產中應用數學模型技術的價值

在科技創新世界、科技造福人類的大環境中，將數學模型技術應用于農業生產，既是我國農業發展史上的一次偉大創舉，更是社會生產力向前發展的必然結果。在農業生產中應用數學模型技術的價值，筆者將其總結為以下幾個方面：

首先，在農業生產中應用數學模型技術在很大程度上縮減了農業生產成本。

諸如，應用數學模型技術，我們可以在開始播種之前，綜合考量農業生產中的各項因素，并對影響農作物產量的各種不確定性因素進行研究之后，再制定出最適合當地農業生產情況的生產方案。這樣一來，必然能夠在很大程度上縮減農業生產的成本。與此同時，也能夠在一定程度上節省農業生產時間，從多方面來促進農業生產效率的提升。

其次，在農業生產中應用數學模型技術可以進一步明確農業生產中的農作物類型

在農業生產當中，選擇種植哪一類農作物至關重要。在引入數學模型技術之前，我國很多地區的農作物種植選擇都是根據以往的經驗或者傳統來確定，很少有農業勞作者敢于大膽突破，多數只是按部就班地種植既定的幾類農作物。但是，在應用數學模型技術之后，通過數學模型技術可以對不同農作物的產量提前做預期，進而根據得到的計算結果來選擇種植哪一種農作物更為合適。另外，應用數學模型技術明確農業生產中的農作物類型還可以解決一個重要的現實問題：如果現實情況下有多種農作物種植類型備選方案，各個方案都有著自己的優勢和缺點。比如，有的農作物買賣價格比較高，但是生長期間養護難度大，成活率比較低，而有的農作物成熟之后的市場售價相對較低，可是成活率普遍較高，不需要進行特殊養護便可以成熟結果。如果農民只根據農作物的實際情況來進行判斷，那么判斷失誤的概率將會非常高，農民也不知道應該選擇哪一種農作物來種植比較好。此時，我們便可以利用數學建模技術來進行判斷和預測，用科學的數學理論知識來計算不同農作物利潤的期望值，最終得出的計算結果便可以成為農民選擇種植農作物類型的重要依據，進而為確保農業生產的效率和利潤奠定堅實的基礎。

3 小結

我國作為農業大國，雖然在農業生產領域取得了非常多舉世矚目的成果，但是深入農業生產便會發現還是存在著很多亟待有效解決的問題。數學建模技術在我國農業生產中的應用是我國農業發展史上的重要創舉，數學建模技術展現出的是現代先進知識技術在農業生產中的重要價值和作用，未來伴隨著數學建模技術的不斷創新以及應用效果的不斷優化，我國農業生產水平必將得到更大提升。