数学模型在农业生产中的应用

刘金霞

（衡水学院图书馆 河北衡水 053000）

在社会科学技术水平日益提高的大背景下，现代农业生产的科技含量变得越来越高。其中，最具代表性的一项内容便是数学模型的应用。在农业生产中，数学模型的应用不仅仅有效提升了农业生产效率，而且更为我国未来农业生产提供了一个全新的发展方向。众所周知，数学是一门应用性和实践性都非常强的学科，数学模型在农业生产中的应用正是体现了数学知识的价值和作用，其在进一步优化我国农业生产结构，提高农业生产的安全性和高效性方面发挥着不可替代的重要作用。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 数学模型介绍

1.1 数学模型技术

何为数学模型技术，顾名思义，就是将现实生活中存在或者遇到的真实问题，从数学理论知识层面来进行简化处理，将实际问题转化成为数学问题，对其中所涉及的参数和变量进行进一步确定，然后根据既定的数学原理或者规律来建立数学模型，进而寻找到问题的解决答案。此外，数学模型技术的价值还体现在通过各种数学原理解决问题之后还会进一步地讨论和验证，会从理论层面对实际问题解决方式的可行性和正确性进行验证，只有确定验证结果没问题之后才会继续作用于生产实践。这样一来，便能够在更大程度上确保问题解决策略的实效性，减少不必要的资源浪费。

1.2 数学模型技术的应用背景分析

近些年，伴随着各项科学技术的创新与发展，信息时代已经正式来临，在当今社会各行各业当中，科学技术的影响力和渗透力在逐步增强，并且在不同领域都发挥出非常重要的作用和价值。数学建模技术的发展亦是如此。纵观我国当前各领域的发展现状，我们不难发现数学建模技术的应用范围变得越来越广泛，数学建模技术水平更是在不断提升，特别是在一些自然科学领域、工程技术领域、生产劳作领域，数学建模技术正在扮演着非常重要的角色。我们必须要认识到，在全新的时代背景下，继计算机应用技术领域之后排名第二位的便是数学模型技术。所以，将数学建模技术应用到农业生产中是必然的发展趋势，也是社会生产力向前发展的重要标志。

1.3 数学建模技术的重要作用

数学模型从本质上来讲，就是一种虚拟模型，它是建立在真实问题基础之上的经过抽象、简化处理的模型架构，而组成这种数学模型的基础元素主要包括数学符号、流程、数学公式以及数学图形等等。关于数学模型技术的作用，笔者将其总结为以下几个方面：

1.3.1 解释作用

数学模型技术的解释作用主要体现在其可以对现实生活中存在的问题或者发生的客观现象进行解释，而解释所依据的原理便是数学领域的相关知识，根据既定的数学理论来解释现实中发生的客观现象。

1.3.2 预测作用

数学模型技术的预测作用主要体现在其可以对未来可能会发生的事情或者结果进行科学预测。数学模型技术可以经过大量数学处理之后，按照得出的实验数据写出数学函数和方程式，对实际问题的未来发展走向作出精准的预测和评估。

1.3.3 控制作用

数学模型技术的控制作用主要体现在其能够为控制某一现象的发展提供某种意义上的恰当策略。数学模型技术控制能力的高低主要取决于比较和计算数据的准确性。

2 数学模型在农业生产中的应用分析

当前应用在我国农业生产中的数学模型建立在对农业生产诸多环节分析的基础之上，然后借助先进的计算机科学技术对构建起的数学模型进行分析和求解，最终将分析和求解得到的结果作用于农业生产各个步骤当中去，进而实现农业生产效率的提升和农业生产产业结构的优化效果。近些年，数学模型技术在我国农业生产中发挥出越来越重要的作用，不仅仅大大提高了农业生产劳动效率，而且也在很大程度上减少了农业生产成本，数学模型技术会是推动我国未来农业生产发展的强大动力之一。

2.1 在农业生产中应用数学模型技术的实际案例解析

根据笔者的调查和了解，发现当前被广泛应用于我国农业生产中的数学模型主要包括以下几种：层次分析、正态分布和灰色预测等等。诸如这几种数学模型之所以在农业实际生产中发挥着如此重要的作用，是因为它们充分融合和利用了国内外不同时期不同专家学者总结出的理论知识和原理，既有充分总结前人经验，又有结合现实需求进行的创新和改变。因此，这些数学模型在现代农业生产中有着至关重要的应用价值。以下是笔者就层次分析、正态分布和灰色预测这三种数学模型技术进行的针对性阐述：

2.1.1 层次分析

层次分析诞生于20 世纪70年代，是由美国著名运筹学领域教授T. L. Satty 提出的一种多准则决策方式。这种决策方式的优势主要体现在其具有非常显著的灵活性、实用性和简洁性。层次分析法相对于其他两种数学模型技术来说要相对简单一些，层析分析是根据特定问题的属性以及想要实现的目标来进行数学层面的分析和讨论，最终得出相应的决策，核心在于判断问题中所涉及的各类因素对于可能产生的最终结果的影响程度进行的有效决策。目前，层次分析法在实际农业生产中主要适用于研究一些数据比较繁杂庞大，结果比较模糊不清的农业生产问题，其价值在于通过对性质和数量的判断与决策来减少一些不必要的生产环节，减少农业生产者的劳动量，进而实现节约生产成本的目标。

2.1.2 正态分布

正态分布本质上是一种概率分布，其在当今的数学领域、物理领域、农业生产领域以及工程领域都有着非常重要的作用，应用效果也比较理想。在实际农业生产过程中，主要是用来预计种子或者果实的重量以及对某一个地区某一时间段内的降雨量或者是对虫灾情况进行预测和判断。

2.1.3 灰色预测

灰色预测是在灰色系统理论基础上衍生出来的科学预测方式，而灰色系统理论则是一门基于数学理论的系统工程学科，解决的主要是包含未知因素的特殊领域问题。灰色预测法的独特之处在于它只需要在了解一部分信息的情况下，将这一部分已知情况作为研究对象，然后通过对这一部分已知情况的信息进行分类研究，进而得出适用于整体情况的信息，并且对农业生产实际活动以及农作物生长规律来进行准确的预测和高效的监管。诸如，在农业生产中应用灰色预测法，可以通过只取一亩地的作物产量作为样本，便可以推算出大范围大面积土地的种植收益。

2.2 在农业生产中应用数学模型技术的价值

在科技创新世界、科技造福人类的大环境中，将数学模型技术应用于农业生产，既是我国农业发展史上的一次伟大创举，更是社会生产力向前发展的必然结果。在农业生产中应用数学模型技术的价值，笔者将其总结为以下几个方面：

首先，在农业生产中应用数学模型技术在很大程度上缩减了农业生产成本。

诸如，应用数学模型技术，我们可以在开始播种之前，综合考量农业生产中的各项因素，并对影响农作物产量的各种不确定性因素进行研究之后，再制定出最适合当地农业生产情况的生产方案。这样一来，必然能够在很大程度上缩减农业生产的成本。与此同时，也能够在一定程度上节省农业生产时间，从多方面来促进农业生产效率的提升。

其次，在农业生产中应用数学模型技术可以进一步明确农业生产中的农作物类型

在农业生产当中，选择种植哪一类农作物至关重要。在引入数学模型技术之前，我国很多地区的农作物种植选择都是根据以往的经验或者传统来确定，很少有农业劳作者敢于大胆突破，多数只是按部就班地种植既定的几类农作物。但是，在应用数学模型技术之后，通过数学模型技术可以对不同农作物的产量提前做预期，进而根据得到的计算结果来选择种植哪一种农作物更为合适。另外，应用数学模型技术明确农业生产中的农作物类型还可以解决一个重要的现实问题：如果现实情况下有多种农作物种植类型备选方案，各个方案都有着自己的优势和缺点。比如，有的农作物买卖价格比较高，但是生长期间养护难度大，成活率比较低，而有的农作物成熟之后的市场售价相对较低，可是成活率普遍较高，不需要进行特殊养护便可以成熟结果。如果农民只根据农作物的实际情况来进行判断，那么判断失误的概率将会非常高，农民也不知道应该选择哪一种农作物来种植比较好。此时，我们便可以利用数学建模技术来进行判断和预测，用科学的数学理论知识来计算不同农作物利润的期望值，最终得出的计算结果便可以成为农民选择种植农作物类型的重要依据，进而为确保农业生产的效率和利润奠定坚实的基础。

3 小结

我国作为农业大国，虽然在农业生产领域取得了非常多举世瞩目的成果，但是深入农业生产便会发现还是存在着很多亟待有效解决的问题。数学建模技术在我国农业生产中的应用是我国农业发展史上的重要创举，数学建模技术展现出的是现代先进知识技术在农业生产中的重要价值和作用，未来伴随着数学建模技术的不断创新以及应用效果的不断优化，我国农业生产水平必将得到更大提升。