数学知识在农业生产中的运用

文 红

（衡水学院 继续教育学院 河北衡水 053000）

我国自古以来以农立国，农业是我国的第一产业，无论时代如何发展，社会如何变迁，农业的基础地位始终不变。近些年，随着经济的发展与科学技术的进步，我国农业生产领域呈现出日新月异的变化，在推动农业生产发展与进步的诸多影响因素中，最具代表性的便是数学知识，数学知识在当前我国农业生产中发挥着不可替代的作用，已逐渐被应用到农业生产的方方面面，成为推动现代农业可持续发展的强大动力之一。以下是笔者结合自己多年相关工作经验，就此议题提出的几点看法和建议。

1 农业生产中运用数学知识的原理

数学作为一门基础学科，是探索自然现象、社会现象基本规律的重要语言和工具，自然和社会中存在的各类现象都与数学知识紧密相连，通过数学知识来剖析现实问题最终必将得到清晰正确的答案。数学知识在我国当前农业生产中有着广泛的应用，我们需要学会运用数学知识对农业生产中遇到的实际问题进行观察、分析和概括，将农业生产现实问题转化成为数学模型，再通过数学模型的计算和分析得出答案，反馈到农业现实问题当中来，运用数学原理去解决现实问题。

2 数学知识在农业生产中的具体运用实例

2.1 勾股定理在农业生产中的应用

众所周知，勾股定理是数学知识体系中的一个代表性定理。中国古代数学家研究勾股定理的证明和应用是自成体系的，当时采用的是青朱出入法，也就是现在我们常说的割补法。具体方法：通过适当的划分，将勾上的正方形面积和股上的正方形面积划分成若干部分，而被划分成若干部分的面积总和又恰好可以填满弦上的正方形。青朱出入法的特点在于古人将这些被划分出来的图形面积填上了各种颜色，如朱红色、青色、黄色等等，由此可见古人在研究勾股定理时使用的方法巧妙简单，也可以看出古人的聪明与智慧。

夏禹是我国历史上有记载的史料中第一个应用勾股定理的人，夏禹曾将勾股定理应用到治水之术中，并且取得了非常好的治水效果。勾股定理在我国农业生产中的应用历史非常久远，勾股定理开创的独具一格的理论体系被成功应用在了农业生产当中，以《九章算术》中记载的实例进行分析：现有池方一丈，葭生中央，出水一尺，引葭赴岸，适与岸齐，问水深、葭长各几何？这是《九章算术》中记载的题目，用现在通俗语言翻译便是：现在这有一个正方形的池塘，池塘的边长是1 丈，一棵芦苇生长在这池塘的正中央，长出水面1 尺，想要把芦苇拉向池塘边，茎尖刚巧碰到池塘边，请问池塘的水深和芦苇的长度各是多少？从题目当中，我们可以发现要想解决这一问题，必须应用到勾股定理，通过勾股定理的计算，我们很轻松地计算出池塘的水深应该是一丈二尺，而芦苇的长度应该是一丈三尺。

2.2 数学概率知识在农业生产中的应用

数学知识体系中的概率知识主要研究的是随机现象中蕴含的数量规律性，通过学习概率知识我们可以发现很多看似随机的问题和现象中隐藏着的规律。在农业生产过程中应用概率知识的地方非常多，概率知识几乎可以运用于整个农业生产和农作物生长的全过程中，其可以具体细化到从一个刚刚开始发芽的种子到成长为植株的全过程，并且可以通过概率知识分析出农作物生产与天数之间的关系、农作物成熟结果后的产量以及农作物生长过程中患病的概率等等。

举例说明：某一地方的小麦容易患锈病，当锈病来袭时，小麦必然受到损害。当前测得该地区小麦患锈病的概率是10 %，其中叶锈病流行的概率是30 %，而两种锈病同时流行的概率是4%，求小麦被锈病危害的概率是多少？

解题方式是：设小麦患锈病流行的事件分别为A、B，则A+B 表示锈病和叶锈病流行的事件，根据加法公式有：P(A+B)=P(A)+P(B)-P(AB)=0.1+0.3-0.04 =0.36，由此便可以得出该地区小麦被锈病危害的概率是0.36 。

通过这一数据结果，当地种植小麦的农民便可以了解到小麦在生长过程中可能出现锈病危害的概率，进而提前做好预防措施。

2.3 数学期望在农业生产中的应用

以某一农场的蔬菜种植为例进行阐述：该农场多年来都以种植蔬菜为主要经营范围，根据以往多年种植经验来看，某一种蔬菜的市场需求量所服从的均匀分布规律是需求量X（t）服从（500，800）的均匀分布规律，每售出1t蔬菜，农场便可获得2 万元左右的利润，可是，如果赶上某一时间段该蔬菜销售不顺畅，很多蔬菜销售不出去，那么，农场将要承受每吨5 000 元左右的经济损失。农场想要实现该蔬菜销售数量的极限，在农场生产能够保证供应的前提下，计算需要卖出多少吨该蔬菜才能够实现平均收益率最大化。

要想解答这一问题，就必须应用到数学期望的知识。其具体解题步骤如下：根据数学期望值的知识，假设该农场种植吨数为m 的蔬菜，最终种植的吨数可能符合均匀分布的规律，800≥m≥500 。假设函数Y 在生产计算蔬菜条件之下的收益额单位为万元，那么其收益额的最终Y 和蔬菜钱数需求量X 之间的函数关系为Y=f（X）。计算蔬菜售出的品种，大概根据所得出条件和设定因素计算出当X≥m，到时最终蔬菜全部卖出会获利2m 万元;那么按照X

3 数学知识与农业之间的关系

3.1 模糊数学与农业科研

1965年美国著名数学家扎德首次提出的模糊数学这一概念，是经典集合概念的重要推广形式。模糊数学在现代人的日常生活中发挥着重要的作用。我们在日常生活中所接触到的各种家用电器，如空调、冰箱等都应用到了模糊数学的原理。

模糊数学研究和处理的对象便是生活中的模糊性现象。其实，在我国农业研究工作当中存在着非常多带有模糊性的现象，而这些便是模糊数学在农业研究和生产领域得以广泛应用的重要基础。比较具有代表性的农业模糊性现象主要体现在农作物品种的选择、土地资源的分布、农业机械的选择和使用、自然气候条件的分析、农业生态环境的保护、农业灾害探测的研究等方面，这些都可以借助模糊数学的知识和原理进行科学解决。纵观当前模糊数学在农业中的具体应用效果，我们必须承认模糊数学的重要价值和作用，当前在农业生产和研究领域当中几种比较常见的模糊数学方式主要有模式识别、模糊聚类、模糊综合评价等等。在这里笔者将单独就模式识别来进行简要的阐述和分析：我们判断和评价亚麻的长势长相时依据的四个因素分别是绿叶数、茎长、茎粗以及苗高，根据这四个要素我们一般可以判断出亚麻的生长趋势。根据这四个因素判断亚麻的长势利用的便是模式识别知识。

3.2 数理统计和农业科研

数理统计是数学知识体系当中的核心组成部分，其是由皮尔逊创立和费歇尔发展起来的数学门类，但是，数理统计学所涉及的两个最重要的改变是由高尔顿提出来的，高尔顿通过研究人的身高和智力的遗传，提出了祖先遗传定律。而祖先遗传定律在农业生产与科研工作中也得到了非常广泛的应用，其在发展和演变的过程中被用来检验遗传交配后代群体性状的分离比例是否与假设值相符合。众所周知，在农业生产领域，农作物的生长和发育很容易受到各种自然生态环境的影响，而且农业科研试验中随机因素非常多，试验结果会受到因素的主效、因素间相互作用以及误差等多项不定因素影响，因此，如果只是单纯地根据试验数据很难判断试验处理因素是否有效以及效果到底如何，试验结果的科学性和准确性必然会受到质疑。所以，在农业科研领域当中应用数理统计学，将在很大程度上提高科研结果的科学性和准确性，其对推动农业的进一步发展有着非常大的帮助作用。

4 小结

近些年随着我国对农业生产重视程度不断提升，当前我国农业生产已经逐步进入比较协调和可持续发展的关键阶段，全面实现农业现代化的伟大目标指日可待。建立在数学知识基础上的各项先进科学技术以及数学知识的直接应用在推动我国农业发展中都展现出重要的作用，其具体应用效果也非常理想。相信伴随着数学知识在农业生产领域中的不断深入利用，数学知识在农业生产中的应用潜力将会得到充分开发和利用。