數(shù)學(xué)教育在農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

數(shù)學(xué)是我國(guó)傳統(tǒng)學(xué)科之一，最初被稱(chēng)作算術(shù)，是六藝的重要組成部分，主要用于計(jì)算和統(tǒng)計(jì)。當(dāng)代數(shù)學(xué)在計(jì)算和統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上又開(kāi)拓了量度、數(shù)量、幾何、建模等板塊，在多個(gè)行業(yè)均發(fā)揮了極大作用，對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展更是意義重大。農(nóng)業(yè)科學(xué)是當(dāng)今學(xué)者重點(diǎn)研究的課題，農(nóng)業(yè)科學(xué)研究需要應(yīng)用到大量數(shù)學(xué)知識(shí)，在此背景下我國(guó)出版了《農(nóng)業(yè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)》，該書(shū)結(jié)構(gòu)完整，邏輯嚴(yán)謹(jǐn)，每個(gè)章節(jié)相互獨(dú)立又有著密切聯(lián)系，整本書(shū)的內(nèi)容過(guò)渡自然，成為高等院校農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的主要教材。

該書(shū)分為六章。第一章是常用軟件的使用，包括Matlab、SPSS以及LINGO，這些都是目前最常用的數(shù)據(jù)分析軟件;第二章是數(shù)值化方法，分別是差值與擬合、線(xiàn)性方程組求解、非線(xiàn)性方程求根和常微分方程數(shù)值解;第三章是優(yōu)化方法，作者分析了線(xiàn)性規(guī)劃問(wèn)題，建構(gòu)了數(shù)學(xué)模型，探討了非線(xiàn)性規(guī)劃與整數(shù)規(guī)劃;第四章是統(tǒng)計(jì)分析，這是該書(shū)的重點(diǎn)內(nèi)容，包括統(tǒng)計(jì)圖形、方差分析、回歸分析、聚類(lèi)分析、判別分析和試驗(yàn)設(shè)計(jì);第五章是數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)及其算法，由數(shù)據(jù)挖掘的基本內(nèi)容、關(guān)聯(lián)規(guī)則、決策樹(shù)方法以及貝葉斯分類(lèi)組成;第六章介紹了很多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如Lotka-Volterra生態(tài)數(shù)學(xué)模型的求解、施肥效果分析、傳染病模型以及羊群收獲問(wèn)題等。

該書(shū)首先介紹了農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用。農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)研究需應(yīng)用數(shù)學(xué)公式，以產(chǎn)量分析最為突出。產(chǎn)量分析主要研究的內(nèi)容是蛋白質(zhì)含量，方向是親代和子代。在種植農(nóng)作物時(shí)要根據(jù)季節(jié)、品種和地區(qū)等因素來(lái)決定肥料的成分、用量等。農(nóng)作物的生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)，外部的自然環(huán)境、農(nóng)作物的自然特性等都會(huì)對(duì)其生長(zhǎng)狀態(tài)產(chǎn)生影響，因此同一類(lèi)型實(shí)驗(yàn)的結(jié)果也會(huì)存在一些偏差。另外，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作需要借助互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)和現(xiàn)代化設(shè)備，一旦數(shù)據(jù)丟失或出錯(cuò)很可能會(huì)對(duì)統(tǒng)計(jì)工作造成不利影響，為了避免此種情況的發(fā)生，可以通過(guò)數(shù)學(xué)建模的方式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。科學(xué)運(yùn)用Matlab、SPSS、LINGO等軟件，這些軟件能夠匯總整合大量數(shù)據(jù)，完成數(shù)學(xué)建模，并形成數(shù)據(jù)庫(kù)存放大量農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，同步完成數(shù)據(jù)采集和分析工作，在此方面常用的數(shù)學(xué)方法是微分幾何分析法，其在實(shí)驗(yàn)推斷、統(tǒng)計(jì)等方面的專(zhuān)業(yè)性更強(qiáng)一些。數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的優(yōu)勢(shì)有很多，其中最為突出的是解釋性強(qiáng)，因此除了農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)外，很多其他類(lèi)型的實(shí)驗(yàn)也會(huì)應(yīng)用到統(tǒng)計(jì)模型。

該書(shū)隨后介紹了數(shù)學(xué)遺傳學(xué)和數(shù)量遺傳學(xué)的應(yīng)用。數(shù)學(xué)遺傳學(xué)和數(shù)量遺傳學(xué)屬于邊緣學(xué)科的一種，由數(shù)學(xué)知識(shí)和遺傳學(xué)知識(shí)組成，可以將其視作生物數(shù)學(xué)，也可以視作遺傳學(xué)，兩者互不沖突。站在遺傳學(xué)角度來(lái)看，在遺傳平衡法則下，生物性狀的種類(lèi)有質(zhì)量性狀和數(shù)量性狀兩種，兩者的區(qū)別在于前者的穩(wěn)定性較強(qiáng)，一般不會(huì)受外部因素影響，而后者則與之相反，因此在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析時(shí)通常會(huì)采用質(zhì)量性狀方式。農(nóng)作物中有相當(dāng)一部分屬于遺傳群體，若要對(duì)其進(jìn)行區(qū)分，則必須通過(guò)數(shù)量遺傳法進(jìn)行相關(guān)信息的統(tǒng)計(jì)與分析，在得出結(jié)論后再進(jìn)行變異形式的確認(rèn)，變異形式一般分為兩種，一種是遺傳變異，另一種是環(huán)境變異。瓜菜是我國(guó)最重要的蔬菜作物之一，瓜菜的增產(chǎn)離不開(kāi)數(shù)學(xué)遺傳學(xué)知識(shí)的運(yùn)用，其促使瓜菜遺傳改良，同時(shí)也推動(dòng)了作物轉(zhuǎn)基因方面的研究進(jìn)程，解決了傳統(tǒng)的基因重組問(wèn)題。另外，生物信息統(tǒng)計(jì)學(xué)也被逐漸應(yīng)用到農(nóng)作物雜交領(lǐng)域之中，使肥料用量得到了合理規(guī)劃，使農(nóng)作物的生長(zhǎng)條件得到改善，使不同農(nóng)作物能夠在各自最適合的環(huán)境中生存，從而提升其產(chǎn)量和質(zhì)量。

該書(shū)最后介紹了植物病害流行學(xué)的應(yīng)用。植物處在自然環(huán)境之中，面臨病害問(wèn)題，而病害影響了植物的正常生長(zhǎng)以及產(chǎn)量。為了解決此方面問(wèn)題，我國(guó)相關(guān)研究人員在20世紀(jì)初即開(kāi)展了與病害相關(guān)的研究。從現(xiàn)代科學(xué)角度來(lái)看，植物病害研究屬于綜合性學(xué)科，在問(wèn)題探究時(shí)需應(yīng)用數(shù)學(xué)、生態(tài)學(xué)、生物信息學(xué)等專(zhuān)業(yè)知識(shí)。數(shù)學(xué)學(xué)科的應(yīng)用價(jià)值最為突出，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，在動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型下，植物的病害時(shí)間、類(lèi)型、特征等信息均有所記載;第二，建立數(shù)學(xué)空間模型，可以針對(duì)病害的區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和整理;第三，除了建模外，統(tǒng)計(jì)分析法、概率分析法也是常用的研究方法，相關(guān)數(shù)據(jù)分析者可以通過(guò)這些方法快速了解病害的整體情況;第四，在數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)的作用下，研究人員可以對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行整合與分析，繼而進(jìn)行一系列的估算工作，預(yù)測(cè)植物今后的生長(zhǎng)情況、計(jì)算病害植物帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，估量相關(guān)藥物對(duì)植物的作用效果等;第五，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，以信息技術(shù)進(jìn)行田間管理工作，能夠有效提升工作效率，快速制定出更為合理的綜合滅害方案。

在新的時(shí)代背景下，我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，農(nóng)業(yè)數(shù)學(xué)學(xué)科得到關(guān)注。《農(nóng)業(yè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)》這本書(shū)囊括了農(nóng)業(yè)、數(shù)學(xué)兩個(gè)學(xué)科的精華知識(shí)，并對(duì)二者進(jìn)行了深度融合，書(shū)中所摘錄的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容均具有代表性，整本書(shū)從模型建立到求解再到分析和操作探究均論證充分，圖文并茂且邏輯清晰，無(wú)論是對(duì)于農(nóng)業(yè)院校的學(xué)生來(lái)說(shuō)，還是對(duì)從事農(nóng)業(yè)科研的工作者來(lái)說(shuō)都有很高的參考價(jià)值，值得推廣。

（楊劍波，男，講師，研究方向：數(shù)學(xué)教育）

書(shū)名： 農(nóng)業(yè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)

作者： 孟? ? 軍，尹海東，任永泰，? ? ? ? ? ? ? ? 傅麗芳，王淑艷

出版社： 科學(xué)出版社

ISBN： 9787030155429

出版時(shí)間： 2005年1月

定價(jià)： 49.00元