数学建模理论与茶叶经济效益的融合与应用分析

武建新

（宁夏师范学院 数学与计算机科学学院，宁夏固原 756000）

由俗语“柴米油盐酱醋茶”可知，茶叶在人们的日常生活中占据重要地位。神农尝百草中毒，得茶而解，这是古书《神农本草经》中的记载。此后，人们日益重视茶叶的药用价值。我国最早提及茶叶的古书是创作于公元前十一世纪的《诗经》。由此可见，作为茶叶的发源地，茶叶的历史和文化在中国有着极其深远的根脉。

1 茶叶国内外市场与发展瓶颈

1.1 茶叶的国内外市场

目前，世界各国茶叶种植面积总计3600万亩，各种茶叶年总产量200万吨左右，进出口总量110万吨左右。种茶技术在肯尼亚、印度尼西亚和印度等国的扩散导致茶叶产量大幅攀升。随着种茶技术的飞速发展，世界上红茶、绿茶的种植面积逐步扩展至110万公顷。茶产量的提升导致部分茶品积压，供大于求，世界茶叶市场趋于饱和。这种形势严重威胁茶叶企业的生存和发展，中小型茶叶企业面对经营危机，必须提高茶叶质量，树立自身品牌优势，增强市场竞争力。

1.2 茶叶发展中的“瓶颈”

同世界上的其他国家相比，我国茶叶的产量普遍不高。作为最早发现茶叶并种植茶叶的国家，我国的种茶面积占世界种茶面积的一半以上，但产茶量只占世界产茶量的四分之一。由此可知，我国茶叶的产量和效益低下。此外，由于我国生产茶叶的地区多集中在南方，多数是散户种植，茶叶生产作为副业存在，茶农缺乏专业的种茶技术和管理技能。在采茶环节，我国多使用人工采摘，并没有形成大规模统一化的机械采摘。茶叶的加工生产偏向于使用人工，这不仅导致茶叶的生产效率低下，产品标准也参差不齐，严重影响了我国出口茶叶的质量和品牌。

2 数学建模理论与茶叶经济效益的结合

数学给人的感觉通常是深奥抽象的。然而，作为一门重要的科学，抽象的数学理论被广泛用来解决各种实际问题。伴随着社会的发展和科技的进步，以及计算机技术的推陈出新，数学在社会各领域的应用也更为普遍。

2.1 数学建模理论定义的概述

将数学同现实相结合，对问题展开针对性研究的方法就是数学建模。通过抽象简化具体的实际问题，数学建模利用参数和变量的改变规律，建立模型，模拟现实。通过分析数学语言中的逻辑关联，解释现实应用中遇到的问题，对结果进行解释和验证，从而获得问题解决的方法。数学建模作为一门科学，有自己独立的理论体系。在解决实际问题的过程中，建模者应该根据问题特点及时修正调整所建模型。

2.1.1 数学建模理论的重要意义

数学建模的成功应用需要将理论与实际紧密相连，针对实际问题构建精准的数学模型，从而实现对现实问题的模拟分析。由于可以从不同角度帮助人们深层次理解分析现实中遇到的各种问题，数学建模可以针对各种情况给出最优的解决方案，这些是人类通过自然语言和自身逻辑分析无法实现的。事实表明，数学建模理论因其自身缜密的逻辑关系，有助于弥补实际问题模型中存在的各种缺陷，对实际问题的顺利解决作用显著。

2.1.2 数学建模理论的应用

数学模型同人们日常的工作生活和社会实践紧密相连。在气象工作站工作的气象学家，为了准确了解大气情况，就会应用数学建模理论，对气象卫星收集到的气压、风速、降水和云层等数据，按相应规则构建起有效的数学模型。气象学家根据这些动态中的数学模型，可以准确获知前后一段时间内的天气变化。此外，生理学家也可以利用人体体内的药物浓度和时间变量构建数学模型，据此计算药物在人体的停留时间，分析药物的实际运用效果，进而为临床药物的使用提供有效参考。

2.1.3 数学建模的设计方法

数学建模理论可依据不同的建模方法和应用程序划分为不同的类型。引入计算机运算规则的数学模型，可以有效解决实际生活中的各种问题。为了有效解决社会生产过程中的实际问题，需要强化数学建模的准确运用。具体而言，首先需要对所面临的实际问题进行详细分析，确定构建数学模型的具体形式，从而明确所要使用的数学理论和计算机算法，投入运算获得相应结果。最后，通过所得结果对初始问题进行再验证。经过反复多次的验证之后，就会获得较为实际可行的解决方案。

2.2 数学建模对茶叶经济效益最优化的分析

当前，国内外的茶叶销售市场竞争日趋激烈。虽然茶叶总的供应量已经趋于饱和，劣质茶叶的价格也跌幅严峻，但各种名茶的价格却一路飙升，茶叶供应量也极为紧张，供应短缺的现象经常出现。面对茶叶市场的最新形势，在此种情况下应用不同的数学建模，优化分析茶叶的经济效益，提高茶叶的售卖质量，成为亟待解决的关键问题。

2.2.1 茶叶经济效益优化——地表数学模型

种植区所处的经纬度、温湿度都会影响茶叶的品质。特别是优质茶叶，对环境的温度和湿度以及地理位置所处的经纬度要求很高。因此，有必要通过构建数学模型分析优质茶叶生产所需的最优地理环境。这一过程需要将光照、经纬度、温度和湿度作为数学建模的地表参数。由于茶叶对光照要求不高，喜欢阴面背光和柔弱温和的光线，可以对照分析茶树叶片中叶绿素的吸收光谱，确定短光波中的蓝紫光线，得出茶树生长最优的漫射光环境。此外，20-27度是茶树生长的最适宜温度，一株茶树每年的有效积累温度维持在4000度左右。茶树生长最适宜的降水量维持在每年1000-2000毫米，环境相对最佳含水量为70%-80%之间。茶树生长的地理位置要低于海拔1500米，当地坡度要小于30度。优质茶叶生产的数学模型可以根据上述参数构建得到。

2.2.2 茶叶经济效益优化——销售数学模型

随着茶叶需求量的大幅跃升，茶叶包装也迎来了前所未有的机遇。在目前的茶叶包装市场上，茶叶包装各式各样琳琅满目。作为影响茶叶销售的关键因素，茶叶包装需要整合茶叶生产企业，内部联手，形成出品茶叶种类繁多的茶叶集团。为使我国的茶叶集团做大做强，需要对未来的茶叶市场进行整合融资，推动重点品牌的建设，加快茶叶的变革速度，提高茶叶的经济效益，形成融洽适当的发展规模，进而组建茶叶的销售数据模型。此外，还要鼓励茶叶消费市场的进一步发展，推动茶叶企业积极开发对外销售市场，加强品牌的宣传力度，将广告产生的售卖效应添加到正在组建的茶叶销售的数据模型之中。

3 数学建模理论在茶叶经济效益最优化中的应用

茶叶市场发展面临的关键问题是如何提高茶叶的经济效益。对此，应该通过仔细分析相关数据模型，探讨该问题的有效解决办法，并采取相应的针对性措施。数学模型的建立可以依据贵州省坪山乡、四川省东林乡和湖北省采花乡等三个乡的数据，组建可以用来优化茶农茶叶种植和销售产业布局的数学模型，实现茶叶经济效益的最大化。

3.1 茶叶生产调查

作为一种适合大规模种植的经济作物，茶叶投资少、产量高而且经济效益可观，是可以引导农民发家致富的优势项目。由于新鲜茶叶的产量和质量决定茶叶总体的产量和质量，而茶园管理是决定新鲜茶叶产量和质量的关键因素。因此，课题组从坪山乡、东林乡和采花乡三个样本乡中随机抽查了6家茶叶种植散户，其中产量较好、产量中等以及产量较差的茶农各2户。

据此构建的数学模型的计算结果显示，通过引入新技术并实施精细化管理，可以明显提高茶园单位面积的茶叶产量，并有效改善茶园茶叶的质量，茶叶销售所获得的净利润也更为可观。

3.2 种植茶叶的成本和经济效益

课题组通过从上述三个乡中，随机抽取6户茶农，将其茶叶生产总量、售卖总收入和投入总成本进行平均，在此基础上计算土地的生产率和盈利率，劳动的生产率和盈利率，成本的生产率和盈利率，并根据这些数据进行数学建模。通过分析以上指标可以得到上述三个乡各自的茶叶总产量、总产值和年盈利率。对此进行比较后可近似推断出三个乡茶叶种植过程中存在的优势与不足，并分析得到影响该地区茶叶经济效益的重要因素，从而有计划、有针对性地改进茶叶的生产模式，提高茶叶的生产效率，从根本上改善茶叶的经济收益。

4 结论

随着经济全球化进程的不断加快，社会发展也日新月异，茶叶市场迎来机遇的同时也面临挑战。虽然影响茶叶经济效益的因素很多，然而通过数学建模可以精准预测影响茶叶经济效益的关键因素。此外，由于我国地域辽阔，地形复杂，不同地方的茶叶生产区域有着不同的销售模式和种植理念。因此，针对不同地区的茶园构建相应的数学模型，可以更为准确地把握影响茶叶经济效益的重要因素。随着时代的步伐往前推进，数学建模定会被广泛应用于茶叶市场的分析改进之中。