溫室中的綠色生態(tài)臭氧病蟲(chóng)害防治

1、 2014年數(shù)學(xué)建模論文 題 目： 溫室中的綠色生態(tài)臭氧病蟲(chóng)害防治 專業(yè)、姓名： 儀126 關(guān)姍 專業(yè)、姓名： 自122 牛佳偉 專業(yè)、姓名： 機(jī)124 趙茜 溫室中的綠色生態(tài)臭氧病蟲(chóng)害防治摘要“溫室中的綠色生態(tài)臭氧病蟲(chóng)害防治”數(shù)學(xué)模型是通過(guò)臭氧來(lái)探討如何有效地利用溫室效應(yīng)造福人類，減少其對(duì)人類的負(fù)面影響。由于臭氧對(duì)植物生長(zhǎng)具有保護(hù)與破壞雙重影響，利用數(shù)學(xué)知識(shí)聯(lián)系實(shí)際問(wèn)題，作出相應(yīng)的解答和處理。問(wèn)題一：根據(jù)所掌握的人口模型的相關(guān)知識(shí)，由生物里害蟲(chóng)增長(zhǎng)知識(shí)可知，害蟲(chóng)增長(zhǎng)類似于指數(shù)增長(zhǎng)模型，在自然條件下，建立病蟲(chóng)害與生長(zhǎng)作物之間相互影響的數(shù)學(xué)模型。由于考慮到這兩種害蟲(chóng)對(duì)水稻的危害部位不同，所以兩種

2、害蟲(chóng)對(duì)水稻的綜合作用可為兩者之和，即：Y=800e-0.082x1+ 800e-0.0020x2問(wèn)題二：首先我們建立殺蟲(chóng)劑的殘余量隨時(shí)間的變化模型，觀察他大致符合指數(shù)增長(zhǎng)并建立相應(yīng)模型；其次我們查閱相關(guān)資料，并建立殺蟲(chóng)劑的防效效果隨時(shí)間變化模型，利用matlab繪出三維圖形并進(jìn)行二維插值；再次我們建立生長(zhǎng)作物，病蟲(chóng)害與殺蟲(chóng)劑的模型，即： ；最后分別以水稻產(chǎn)量和水稻利潤(rùn)為目標(biāo)得出相應(yīng)農(nóng)藥農(nóng)藥銳勁特使用方案，即：當(dāng)使用農(nóng)藥周期T=21天時(shí)，有最大利潤(rùn) ；當(dāng)T=5天時(shí)，有最大產(chǎn)量；問(wèn)題三：首先我們畫(huà)出病蟲(chóng)害經(jīng)臭氧處理時(shí)的剩余數(shù)量比例S隨臭氧濃度C的變化圖，可以看出臭氧濃度在2.25左右真菌剩余個(gè)數(shù)達(dá)

3、到0；其次我們根據(jù)臭氧分解速率與溫度的關(guān)系，用最小二乘法建立相應(yīng)的指數(shù)函數(shù)模型，得出當(dāng)臭氧濃度在2.25時(shí)，溫度在30攝氏度的情況下，大約三到四個(gè)小時(shí)再次進(jìn)行臭氧的注射，則殺滅害蟲(chóng)的效果最好；最后建立了效應(yīng)評(píng)價(jià)函數(shù)：=1-100e10.1801m-0.151100；問(wèn)題四：首先建立穩(wěn)定性模型，利用微分方程穩(wěn)定性理論，研究系統(tǒng)平衡狀態(tài)的穩(wěn)定性，以及系統(tǒng)在相關(guān)因素增加或減少后的動(dòng)態(tài)變化；其次，通過(guò)數(shù)值模擬給出臭氧的動(dòng)態(tài)分布圖；問(wèn)題五：在充分考慮經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和可操作性的基礎(chǔ)上為為殺蟲(chóng)劑和臭氧提供了使用策略。關(guān)鍵詞：臭氧病蟲(chóng)害防治 指數(shù)增長(zhǎng)模型 二維插值 微分方程穩(wěn)定性理論 數(shù)值模擬一、 問(wèn)題重述 200

4、9年12月，哥本哈根國(guó)際氣候大會(huì)在丹麥舉行之后，溫室效應(yīng)再次成為國(guó)際社會(huì)的熱點(diǎn)。如何有效地利用溫室效應(yīng)來(lái)造福人類，減少其對(duì)人類的負(fù)面影響成為全社會(huì)的聚焦點(diǎn)。臭氧對(duì)植物生長(zhǎng)具有保護(hù)與破壞雙重影響，其中臭氧濃度與作用時(shí)間是關(guān)鍵因素，臭氧在溫室中的利用屬于摸索探究階段。假設(shè)農(nóng)藥銳勁特的價(jià)格為10萬(wàn)元/噸，銳勁特使用量10mg/kg-1水稻；肥料100元/畝；水稻種子的購(gòu)買(mǎi)價(jià)格為5.60元/公斤，每畝土地需要水稻種子為2公斤；水稻自然產(chǎn)量為800公斤/畝，水稻生長(zhǎng)自然周期為5個(gè)月；水稻出售價(jià)格為2.28元/公斤。根據(jù)背景材料和數(shù)據(jù)，回答以下問(wèn)題：（1）在自然條件下，建立病蟲(chóng)害與生長(zhǎng)作物之間相互影響的數(shù)

5、學(xué)模型；以中華稻蝗和稻縱卷葉螟兩種病蟲(chóng)為例，分析其對(duì)水稻影響的綜合作用并進(jìn)行模型求解和分析。（2）在殺蟲(chóng)劑作用下，建立生長(zhǎng)作物、病蟲(chóng)害和殺蟲(chóng)劑之間作用的數(shù)學(xué)模型；以水稻為例，給出分別以水稻的產(chǎn)量和水稻利潤(rùn)為目標(biāo)的模型和農(nóng)藥銳勁特使用方案。（3）受綠色食品與生態(tài)種植理念的影響，在溫室中引入O3型殺蟲(chóng)劑。建立O3對(duì)溫室植物與病蟲(chóng)害作用的數(shù)學(xué)模型，并建立效用評(píng)價(jià)函數(shù)。需要考慮O3濃度、合適的使用時(shí)間與頻率。（4）通過(guò)分析臭氧在溫室里擴(kuò)散速度與擴(kuò)散規(guī)律，設(shè)計(jì)O3在溫室中的擴(kuò)散方案。可以考慮利用壓力風(fēng)扇、管道等輔助設(shè)備。假設(shè)溫室長(zhǎng)50 m、寬11 m、高3.5 m、通過(guò)數(shù)值模擬給出臭氧的動(dòng)態(tài)分布圖，建立

6、評(píng)價(jià)模型說(shuō)明擴(kuò)散方案的優(yōu)劣。（5）請(qǐng)分別給出在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特別是水稻中殺蟲(chóng)劑使用策略、在溫室中臭氧應(yīng)用于病蟲(chóng)害防治的可行性分析報(bào)告，字?jǐn)?shù)800-1000字。二、符號(hào)說(shuō)明中華稻蝗的密度稻縱卷葉螟的密度受害蟲(chóng)影響后水稻的產(chǎn)量?jī)煞N害蟲(chóng)影響后水稻的總產(chǎn)量農(nóng)藥銳勁特在水稻中的殘余量害蟲(chóng)剩余數(shù)量害蟲(chóng)剩余數(shù)量系數(shù) 農(nóng)作物受害蟲(chóng)和殺蟲(chóng)劑影響后的產(chǎn)量t臭氧持續(xù)作用時(shí)間c臭氧濃度V臭氧分解速率n農(nóng)藥使用次數(shù)d失效天數(shù)p每次需要的藥量q一個(gè)周期所需要的藥量z利潤(rùn)T周期m殺菌效果三、模型假設(shè)模型一假設(shè)1.假設(shè)水稻生長(zhǎng)過(guò)程中僅受這兩種蟲(chóng)的影響。2.在實(shí)驗(yàn)中, 除施肥量, 其它影響因子如環(huán)境條件、種植密度、土壤肥力等, 均處

7、于同等水平，且忽略在實(shí)際問(wèn)題中產(chǎn)量受作物種類、植株密度、氣候條件以及害蟲(chóng)對(duì)殺蟲(chóng)劑的抵抗等各種因素的影響。3.忽略病蟲(chóng)的繁殖周期以及各階段的生長(zhǎng)情況，將它以為是不變的生長(zhǎng)速率。模型二假設(shè)1.忽略水稻生長(zhǎng)受農(nóng)藥的影響；2.在實(shí)驗(yàn)中, 除施肥量, 其它影響因子如環(huán)境條件、種植密度、土壤肥力等, 均處于同等水平；3.忽略農(nóng)藥噴灑的損失量，即使用量就是所需量農(nóng)藥量；4.忽略病蟲(chóng)的繁殖周期以及各階段的生長(zhǎng)情況，將它以為是不變的生長(zhǎng)速率；5.假設(shè)植物各階段的對(duì)殺蟲(chóng)劑的敏感程度不變，水稻不會(huì)因?yàn)椴粩嚅L(zhǎng)大對(duì)殺蟲(chóng)劑的需求量增加。6.忽略由于生物進(jìn)化而引起害蟲(chóng)的抗藥性。模型三假設(shè)1.在殺蟲(chóng)的過(guò)程中溫室內(nèi)溫度是恒定不

8、變且在同一濃度下臭氧的殺蟲(chóng)效率是不變的；2.忽略病蟲(chóng)的繁殖周期以及各階段的生長(zhǎng)情況，將它以為是不變的生長(zhǎng)速率；3.假設(shè)同一植物品種，在不同生育期內(nèi)，在一天的不同時(shí)間內(nèi)，其對(duì)臭氧的敏感程度都保持不變；4.假設(shè)臭氧濃度在理想范圍內(nèi)對(duì)溫室植物的危害很少，可以忽略不考慮；5.假設(shè)溫室內(nèi)同壓保持不變，臭氧的分解速率僅與溫度有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)；6.假設(shè)真菌對(duì)臭氧不產(chǎn)生抗體，不發(fā)生對(duì)臭氧的基因突變模型四假設(shè)1.假設(shè)在溫室內(nèi)任何時(shí)刻風(fēng)扇風(fēng)速恒定，由于氣體自身擴(kuò)散速度相對(duì)風(fēng)速很 小，可忽略不計(jì)，臭氧氣體受風(fēng)扇作用后的速度不變，為V0 ；2.假設(shè)通氣過(guò)程中溫室內(nèi)某一時(shí)刻濃度可測(cè)；3.不考慮重力影響，即在使用風(fēng)扇

9、時(shí)臭氧無(wú)向下的運(yùn)動(dòng)速度；4.假設(shè)溫室里溫度、壓強(qiáng)均恒定不變，風(fēng)速不受它們的影響；5.假設(shè)臭氧的濃度擴(kuò)散不受管道和風(fēng)扇的分布影響。四、問(wèn)題分析問(wèn)題一分析本題要求在自然條件下，以中華稻蝗和稻縱卷葉螟兩種病蟲(chóng)為例，建立病蟲(chóng)害與生長(zhǎng)作物之間相互影響的指數(shù)增長(zhǎng)模型，并分析其對(duì)水稻影響的綜合作用并進(jìn)行模型求解和分析；問(wèn)題二分析首先我們建立殺蟲(chóng)劑的殘余量隨時(shí)間的變化模型，觀察他大致符合指數(shù)增長(zhǎng)并建立相應(yīng)模型；其次我們查閱相關(guān)資料，并建立殺蟲(chóng)劑的防效效果隨時(shí)間變化模型，利用matlab繪出三維圖形并進(jìn)行二維插值；再次我們建立生長(zhǎng)作物，病蟲(chóng)害與殺蟲(chóng)劑的模型；最后分別以水稻產(chǎn)量和水稻利潤(rùn)為目標(biāo)得出相應(yīng)農(nóng)藥農(nóng)藥銳勁

10、特使用方案；問(wèn)題三分析首先我們畫(huà)出病蟲(chóng)害經(jīng)臭氧處理時(shí)的剩余數(shù)量比例S隨臭氧濃度C的變化圖；其次我們根據(jù)臭氧分解速率與溫度的關(guān)系，用最小二乘法建立相應(yīng)的指數(shù)函數(shù)模型；最后建立了效應(yīng)評(píng)價(jià)函數(shù)；問(wèn)題四分析利用微分方程穩(wěn)定性理論，研究系統(tǒng)平衡狀態(tài)的穩(wěn)定性，以及系統(tǒng)在相關(guān)因素增加或減少后的動(dòng)態(tài)變化；最后通過(guò)數(shù)值模擬給出臭氧的動(dòng)態(tài)分布圖；五、模型建立與求解5.1問(wèn)題一5.1.1模型建立 分析題中所給數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，判斷中華稻蝗和稻縱卷葉螟兩種病蟲(chóng)與生長(zhǎng)作物之間的關(guān)系，并求解各自的影響。忽略兩種不同蟲(chóng)害之間的影響，則其對(duì)水稻影響的綜合作用即為兩種蟲(chóng)害對(duì)水稻的分別作用之和。蟲(chóng)害與生長(zhǎng)作物的模型，大致類似人口模型，

11、因此，可以用人口模型的一些知識(shí)進(jìn)行求解，對(duì)于蟲(chóng)害與生長(zhǎng)作物的關(guān)系，依然將其類比于指數(shù)函數(shù)。中華稻蝗的密度大小，由于中華稻蝗成取食水稻葉片，造成缺刻，并可咬斷稻穗、影響產(chǎn)量，所以主要影響的是穗花被害率，最終影響將產(chǎn)率，所以害蟲(chóng)的密度，直接反映出減產(chǎn)率的大小，故蟲(chóng)害的密度與減產(chǎn)率有必然的關(guān)系。5.1.2 模型求解首先分別作出中華稻蝗密度與水稻產(chǎn)量和稻縱卷葉螟密度與水稻產(chǎn)量的表格，如表格6 ，表格7 表6 中華稻蝗對(duì)水稻產(chǎn)量的影響中華稻蝗密度x01020304050水稻產(chǎn)量y1800.0780.8696.8669.6639.2585.6表7 稻縱卷葉螟密度對(duì)水稻產(chǎn)量的影響稻縱卷葉螟密度3.757.5

12、011.2515.018.753037.556.2575112.5水稻產(chǎn)量y2794.16791.12782.4770.96759.6745.76749.72724.88687.12639.28中華稻蝗對(duì)水稻產(chǎn)量的影響，如圖1： 圖1 中華稻蝗對(duì)水稻產(chǎn)量的影響觀察到圖像大致符合指數(shù)函數(shù)關(guān)系，用最小二乘法進(jìn)行指數(shù)函數(shù)擬合，如圖2，并得出相應(yīng)的函數(shù)表達(dá)式： y1=800e-0.082x1 (1) 圖2 中華稻蝗對(duì)水稻產(chǎn)量影響的擬合圖同理，我們用最小二乘法進(jìn)行指數(shù)函數(shù)擬合，從而得到稻縱卷葉螟密度與水稻產(chǎn)量擬合關(guān)系圖，如圖3，并得出相應(yīng)的函數(shù)表達(dá)式： y2=800e-0.0020x2 （2） 圖3 稻

13、縱卷葉螟密度與水稻產(chǎn)量擬合關(guān)系圖在該模型中，我們已假設(shè)中華稻蝗和稻縱卷葉螟兩種病蟲(chóng)之間無(wú)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，中華稻蝗和稻縱卷葉螟兩種病蟲(chóng)對(duì)水稻的減產(chǎn)影響假設(shè)為是“合作”關(guān)系。因此在求解中華稻蝗和稻縱卷葉螟兩種病蟲(chóng)對(duì)水稻減產(chǎn)影響的綜合作用中，我們認(rèn)為其具有加和性。因此可得：Y=800e-0.082x1+ 800e-0.0020x2 （3）5.2 問(wèn)題二5.2.1農(nóng)藥銳勁特在水稻中的殘余量分析 假設(shè)農(nóng)藥銳勁特在水稻中的殘余量為gmg/kg,時(shí)間為t/d。根據(jù)表3的數(shù)據(jù)，做出銳勁特的殘余量隨時(shí)間變化圖，并利用matlab擬合，得到殺蟲(chóng)劑的殘余量隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系式： g=10.1801e-0.151t (4

14、) 圖4 農(nóng)藥銳勁特與水稻中的殘余量擬合關(guān)系圖 可以看出，擬合后的函數(shù)圖像與實(shí)際函數(shù)圖像吻合良好，誤差較小，故擬合效果良好。5.2.2 殺蟲(chóng)劑的防效效果隨時(shí)間變化模型假設(shè)殺蟲(chóng)劑的防效效果為e，e為被殺死害蟲(chóng)占總量的比例。以稻縱卷葉螟為例，通過(guò)查閱相關(guān)資料，整理出下表 8 表8 防效效果與使用劑量變化關(guān)系表 藥劑名稱劑量（g/畝）藥后3d藥后7d藥后14d防效效果（%）銳勁特1585.78984.3銳勁特3093.897.991.7銳勁特5097.698.594.3根據(jù)表4，我們用matlab繪出三維圖形并進(jìn)行二維插值，得到圖5 圖5 防效效果與使用劑量變化三維圖圖5反映了銳勁特的防效效果隨時(shí)間

15、變化關(guān)系，在0-7天內(nèi)，防治效果隨時(shí)間增加而增加，此后防治效果隨時(shí)間增加而減少，這種變化關(guān)系可以在實(shí)際情況中得到解釋。開(kāi)始幾天，藥效慢慢發(fā)揮作用，故效果增強(qiáng)；而隨著時(shí)間的增加，藥的濃度降低防治效果變差，進(jìn)一步驗(yàn)證了此模型的合理性。5.2.3生長(zhǎng)作物，病蟲(chóng)害與殺蟲(chóng)劑的模型假設(shè)同種殺蟲(chóng)劑對(duì)于同種害蟲(chóng)的殺死率是不變的，假設(shè)害蟲(chóng)剩余數(shù)量：g=e-0.151t其中對(duì)于不同的害蟲(chóng)種類取不同的值。在這之前的假設(shè)可知，在使用農(nóng)藥的條件下，各種害蟲(chóng)的競(jìng)爭(zhēng)為0，即每種害蟲(chóng)生長(zhǎng)的是相互獨(dú)立的事件，由此可得到農(nóng)作物產(chǎn)量為ih1,h2=1h1+2h2=11e-0.151t+22e-0.151t (5)即：Y=800e-

16、0.082x1+ 800e-0.0020x2上述公式即為農(nóng)作物，病蟲(chóng)害與殺蟲(chóng)劑之間的模型。由假設(shè)中華稻蝗的繁殖周期大于水稻的生長(zhǎng)周期（5個(gè)月），則每次噴灑農(nóng)藥后，水稻的減產(chǎn)量只受稻縱卷葉螟的影響。假設(shè)稻縱卷葉螟的生長(zhǎng)周期為兩個(gè)月，每次產(chǎn)卵200300只（每畝），成活率為20%。設(shè)在五個(gè)月內(nèi)，農(nóng)藥使用次數(shù)為n，每20天使用一次，則可得n的范圍為【1,7】，失效天數(shù)為d，為稻縱卷葉螟在田間的密度。y為每畝田的水稻產(chǎn)量。由問(wèn)題一得到： y=800e-0.0020x2 (6)5.2.4以水稻利潤(rùn)為目標(biāo)的農(nóng)藥銳勁特使用方案由以上程序可知，銳勁特在生長(zhǎng)作物體內(nèi)的殘留量與時(shí)間之間的關(guān)系有： g=10.180

17、1e-0.151t （7）所以每次需要的藥量為： 對(duì)其在五個(gè)月內(nèi)使用農(nóng)藥次數(shù)求定積分即為總的銳勁特的需求量： q=0Tpdt=0T(10-10.1801e-0.151t) (8)利潤(rùn)： 即 z=1824*e(9.525*n-112.5)/73*n)-1000*t+6742*e(-0.151*t)+6630.8 (9) 約束條件： 150/t=nn>=1n<=7最終得：當(dāng)T=21時(shí)，有最大利潤(rùn)。5.2.5以水稻產(chǎn)量為目標(biāo)的農(nóng)藥銳勁特使用方案噴灑一次藥后，由表5數(shù)據(jù)，稻縱卷葉螟的密度： (10) （11）水稻產(chǎn)量：y=800e-0.0020x2由水稻產(chǎn)量模型知，在產(chǎn)量取到最大值時(shí)，前期

18、階段所受到的減產(chǎn)影響最小，即農(nóng)藥殘留的最小值不小于最低有效濃度。查資料發(fā)現(xiàn)，當(dāng)農(nóng)藥殘留量小于，可以認(rèn)為農(nóng)藥對(duì)病蟲(chóng)無(wú)效，這時(shí)就要重新噴藥，使得在植物生長(zhǎng)期農(nóng)藥的濃度在正常范圍內(nèi)盡量高一點(diǎn)。當(dāng)農(nóng)藥殘留量大于或者等于，求得第一次施加農(nóng)藥的最短時(shí)間，即：10.1801e-0.151t5 （12）可得，即第一次噴藥的時(shí)間為第五天。若不考慮農(nóng)藥累積量，。5.3 問(wèn)題三5.3.1 真菌剩余個(gè)數(shù)與臭氧濃度關(guān)系根據(jù)表格6，畫(huà)出相應(yīng)圖像圖6 圖6 真菌剩余個(gè)數(shù)與臭氧濃度關(guān)系由于臭氧濃度在5 mg/ m310 mg/m3的濃度范圍內(nèi)。此范圍不會(huì)對(duì)蔬菜造成傷害。所以臭氧濃度在2.25左右真菌剩余個(gè)數(shù)達(dá)到0。我們就假設(shè)

19、臭氧濃度在2.25時(shí)真菌剩余個(gè)數(shù)為零。并且是在持續(xù)作用8.5個(gè)小時(shí)以后。5.3.2 臭氧分解速率與溫度關(guān)系 根據(jù)表格5，并通過(guò)指數(shù)函數(shù)擬合出圖7，并得出函數(shù)表達(dá)式： v=3.8087e0.0344t （13） 圖7 臭氧分解速率與溫度擬合關(guān)系現(xiàn)在我們假設(shè)溫度的30攝氏度的情況下，臭氧的分解速率為0.0111 mg/min；而臭氧的最高濃度為2.25mg/m,則可以得到一立方米的臭氧分解完需要202.70分鐘，大約為3.33個(gè)小時(shí)，則臭氧的使用頻率應(yīng)該在三個(gè)小時(shí)后到四個(gè)小時(shí)之間。根據(jù)已經(jīng)得到的結(jié)果，當(dāng)臭氧濃度在2.25時(shí)，溫度在30攝氏度的情況下，大約三到四個(gè)小時(shí)再次進(jìn)行臭氧的注射，則殺滅害蟲(chóng)的

20、效果最好。 5.3.3 臭氧使用的效用評(píng)價(jià)函數(shù)根據(jù)臭氧的殺蟲(chóng)原理可知，臭氧的殺蟲(chóng)效果與其濃度和作用時(shí)間呈正相關(guān)關(guān)系。通過(guò)查閱相關(guān)資料，得到以下關(guān)系：m=ct (14)其中m為殺菌效果，c為臭氧濃度，t為臭氧作用時(shí)間。根據(jù)表4的數(shù)據(jù)，我們假設(shè)：S=100eam+b (15)然后用matlab對(duì)其進(jìn)行擬合并得出擬合圖8和相應(yīng)的函數(shù)表達(dá)式：S=100e10.1801m-0.151 （16）圖8 病蟲(chóng)害經(jīng)臭氧處理時(shí)的剩余數(shù)量比例與殺菌效果的擬合圖形衡量臭氧殺菌效果最重要的一個(gè)因素就是被殺害蟲(chóng)的比例，故效用評(píng)價(jià)函數(shù)可表示為：=1-s100 (17)效用評(píng)價(jià)函數(shù)：=1-100e10.1801m-0.151

21、100 (18)5.4問(wèn)題四5.4.1模型建立 如上圖，在其左上方安置一根平行于地面的管道，并在水平與豎直方向施加兩個(gè)壓力風(fēng)扇。這兩個(gè)壓力風(fēng)扇必須均為周期變化的風(fēng)扇，而且其風(fēng)速大小部不同，設(shè)想，首先，從其左上面施加一個(gè)壓力風(fēng)扇，使其在矩形的左面大致形成一個(gè)的平面，但由于的積累會(huì)使作物損壞，所以 必須嚴(yán)格控制，使其豎直方面剛好形成一個(gè)面，立即將水平的風(fēng)扇打開(kāi)，這樣，就可以是左邊的面往右邊平鋪，使各個(gè)地方都充滿，循環(huán)的供給，就可以達(dá)到目的。 由于以上兩式出現(xiàn)兩個(gè)變量，于是，可以控制，于是，只需認(rèn)為的控制時(shí)間，就可以充分的把握好的供給。則 5.4.2模型求解利用以下程序即可在matlab中作出其動(dòng)態(tài)

22、分布圖t=0:0.005:3.5;y=-t;x=(3.5/50)*t;comet(x,y)5.4.3模型評(píng)價(jià)本方案中，由于忽略了許多因素，譬如，把想得太理想化，忽略的重力，以及他的濃度不受風(fēng)扇的任何影響，并且由物理化學(xué)理論可知，在溫室里的擴(kuò)散速度和擴(kuò)散規(guī)律與溫度與在空間的高度有關(guān)，當(dāng)不施加壓力風(fēng)扇時(shí)，隨溫度升高擴(kuò)散速率增大，在高的地方比較稀疏，在低的地方比較稠密。而蔬菜生長(zhǎng)在地面上，所以利用壓力風(fēng)扇，管道等輔助設(shè)備來(lái)使在地面上分布更加密集，及地面上濃度更大，因此，把壓力風(fēng)扇安裝在溫室的頂端，可以達(dá)到所需要的效果。5.5問(wèn)題五殺蟲(chóng)劑使用策略在自然情況下，水稻受到各種害蟲(chóng)的危害，對(duì)應(yīng)于水稻各個(gè)不同

23、生長(zhǎng)周期，不同害蟲(chóng)對(duì)水稻的危害程度也不盡相同。在一定時(shí)期，一定有固定的一類或是幾類蟲(chóng)子是造成水稻減產(chǎn)的重要原因，我們要選出對(duì)這種蟲(chóng)子殺傷力最大，同時(shí)水稻對(duì)其敏感程度又不大的殺蟲(chóng)劑，從而得到比較好的殺蟲(chóng)效果。以農(nóng)藥銳勁特，害蟲(chóng)稻縱卷葉螟為例，得到水稻在沒(méi)有病蟲(chóng)害是的減產(chǎn)情況，稻縱卷葉螟對(duì)水稻的危害程度，水稻對(duì)稻縱卷葉螟的敏感程度這三個(gè)重要參數(shù)，模擬出稻縱卷葉螟對(duì)水稻的危害，為銳勁特的使用提供了重要參考依據(jù)，同時(shí)我們還給處在不同時(shí)期，稻縱卷葉螟和水稻之間的關(guān)系的三個(gè)參數(shù)如下，表9，以幫助人們更好使用殺蟲(chóng)劑。 表9 稻縱卷葉螟危害水稻結(jié)果模擬 水稻類型 模擬參數(shù)ab早稻二九青（早熟）0.879556

24、0.005641 原豐早（中熟）0.9865230.00652176-31（遲熟）1.1030480.004966晚稻威優(yōu)6號(hào)（早熟）1.0344610.005699余赤（中熟）0.9253340.008635常梗2號(hào)（晚熟）0.9305080.009288 同時(shí)從經(jīng)濟(jì)去考慮，考慮農(nóng)藥費(fèi)用，我們?nèi)匀灰缘究v卷葉螟，銳勁特為例，以經(jīng)濟(jì)收益為目標(biāo)函數(shù)，算出最佳噴灑農(nóng)藥周期。六、模型的改進(jìn)在問(wèn)題一和問(wèn)題二中，模型給出了合理的農(nóng)藥使用方案，參考一些資料后發(fā)現(xiàn)它們具有很好的可行性。但在實(shí)際生活中，尤其是近年來(lái)農(nóng)藥與綠色食品的矛盾日益加劇，需要考慮到農(nóng)藥在農(nóng)作物中的殘留量，這樣所建的模型就顯得不夠精確了。在

25、問(wèn)題三和問(wèn)題四中，由于臭氧殺蟲(chóng)這一課題仍屬于探索階段，可參考的資料有限，從而我們建立的模型假設(shè)條件相對(duì)理想。在這些假設(shè)條件下問(wèn)題三所建的模型是合理的，問(wèn)題四模型的實(shí)際操作性同時(shí)具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和使用價(jià)值。關(guān)于上述四個(gè)模型的改進(jìn)方案，都可以通過(guò)放寬或改變假設(shè)條件等方式來(lái)進(jìn)行。比如在問(wèn)題二中，如考察農(nóng)藥對(duì)農(nóng)作物的傷害性程度，可以收集水稻售價(jià)與水稻內(nèi)農(nóng)藥殘留量等相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)而改進(jìn)水稻利潤(rùn)與農(nóng)藥使用量之間的模型關(guān)系。類似地，對(duì)于問(wèn)題四，通過(guò)分析臭氧在溫室中的擴(kuò)散速度和擴(kuò)散規(guī)律，建立的模型較好的處理了問(wèn)題，但是，在實(shí)際操作中對(duì)裝置的設(shè)置要求較大，需要結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)對(duì)建立的模型裝置進(jìn)行改進(jìn)。七、參考文獻(xiàn)【

26、1】趙靜 但琦 數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)（第3版） 高等教育出版社 2008.1【2】冉啟康 張振宇 張立柱 常用數(shù)學(xué)軟件教程 人民郵電出版社 2008.10【3】張德豐 數(shù)值分析與應(yīng)用 國(guó)防工業(yè)出版社 2007.1【4】鄭漢鼎，刁在筠，數(shù)學(xué)規(guī)劃M，山東：山東教育出版社，1997.12【5】馬正飛 數(shù)學(xué)計(jì)算方法與軟件的工程應(yīng)用 化學(xué)工業(yè)出版社 2002.12【6】戴樹(shù)桂 環(huán)境化學(xué)（第二版） 高等教育出版社 2006.10附錄表1密度（頭/m2）穗花被害率（%）結(jié)實(shí)率（%）千粒重（g）減產(chǎn)率（%）094.421.3730.27393.220.602.4102.26092.120.6012.9202.5

27、5091.520.5016.3302.92089.920.6020.1403.95087.920.1326.8表2密度（頭/m2）產(chǎn)量損失率（%）卷葉率（%）空殼率（%）3.750.730.7614.227.501.111.1114.4311.252.22.2215.3415.003.373.5415.9518.755.054.7216.8730.006.786.7317.1037.507.167.6317.2156.259.3914.8220.5975.0014.1114.9323.19112.5020.0920.4025.16表3時(shí)間/d136101525殘余量8.266.894.921.

28、840.1970.066表4t（小時(shí)）0.51.52.53.54.55.56.57.58.59.510.5（%）9389643530251810000 （mg/m3）0.150.400.751.001.251.501.802.102.252.652.85表5溫度T（oC）20304050607080臭氧分解速度（ug/min-1）8.111.114.522.229.541.460.3中華稻蝗對(duì)水稻產(chǎn)量的影響：x=0 3 10 20 30 40;y=800 780.8 696.8 669.6 639.2 585.6;plot(x,y,'*')grid on中華稻蝗對(duì)水稻產(chǎn)量影響的

29、擬合：function f=fun(a,x1)f=800*(exp(a(1)*x1);a0=0;x1=0 3 10 20 30 40;y1=800 780.8 696.8 669.6 639.2 585.6;a,norm,res=lsqcurvefit('fun',a0,x1,y1);ax11=0:0.01:40;f=fun(a,x11);plot(x1,y1,'b*',x11,f,'k')稻縱卷葉螟密度與水稻產(chǎn)量擬合a0=0;x1= 3.75 7.50 11.25 15.0 18.75 30 37.50 56.25 75 112.5;y1=79

30、4.16 791.12 782.4 770.96 759.6 745.76 742.72 724.88 687.12 639.28;a,norm,res=lsqcurvefit('fun',a0,x1,y1)ax11=0:0.01:140;f=fun(a,x11);plot(x1,y1,'b*',x11,f,'k')農(nóng)藥銳勁特與水稻中的殘余量擬合關(guān)系：function f=fun(a,t)f=a(1)*(exp(a(2)*t);a0=10,0;t=1 3 6 10 15 25;r=8.28 6.89 4.92 1.84 0.197 0.066;a,norm,res=lsqcurvefit('fun',a0,t,r)ax11=1:0.01:25;f=fun(a,x11);plot(t,r,'b*',x11,f,'k')防效效果與使用劑量變化三維圖x=3 3