溫室中的綠色生態(tài)臭氧病蟲害防治.doc

題 目： 溫室中的綠色生態(tài)臭氧病蟲害防治 關(guān) 鍵 詞： 指數(shù)模型、線性回歸分析、線性規(guī)劃、量綱法 摘 要問題一主要通過比較病蟲密度對于水稻各部分影響得出能夠最直接地反映出病蟲密度和水稻產(chǎn)量關(guān)系的因素，即為減產(chǎn)率和產(chǎn)量損失率。從而根據(jù)所給數(shù)據(jù)用EXCEL進行擬合，得到兩個指數(shù)模型、。經(jīng)過驗證，在病蟲密度為零時，水稻的產(chǎn)量與其自然產(chǎn)量相近，驗證了所得的兩個指數(shù)模型的合理性。問題二對于表3數(shù)據(jù)利用MATLAB中的多項式擬合，得到殘留量函數(shù)，然后算出五個月中農(nóng)藥銳勁特的需求量，從而得到以水稻利潤為目標的數(shù)學模型，計算得到16天放一次農(nóng)藥銳勁特最大利潤為1711.85元/畝。通過查找資料得到銳勁特防效效果與使用時間和使用劑量的變化關(guān)系，用MATLAB進行擬合，得到銳勁特使用量為10mg/kg時的防效效果與時間的關(guān)系圖。再查找資料得到害蟲增長模型，綜合防效效果以及害蟲增長模型得出新的害蟲密度模型：，最后得到使用殺蟲劑后生長作物、病蟲害和殺蟲劑之間作用的數(shù)學模型。通過對防效效果的分析，得到每四天放一次農(nóng)藥銳勁特使得水稻產(chǎn)量最大為785.34公斤/畝。問題三根據(jù)上網(wǎng)查找資料我們得到一個真實有效的公式是針對作物產(chǎn)量損失與不同臭氧濃度的關(guān)系的，根據(jù)這個模型再適當加以時間條件作為約束，我們建立了一個臭氧濃度對作物產(chǎn)量的影響模型，再根據(jù)表5的數(shù)據(jù)，進行線性回歸分析，可以建立一個病蟲害與臭氧濃度的關(guān)系模型。之后我們聯(lián)立兩個模型，得出臭氧濃度與時間，作物產(chǎn)量和病蟲害的綜合評價模型后，得出最佳的濃度方案和使用頻率。問題四我們在參考臭氧的擴散的特性等因素，將溫室假設(shè)成一個矩形，在矩形的正上方橫放一個管道，用壓力風扇加速將臭氧擴散到整個溫室。模型主要求輸入溫室的臭氧量，引入擴散速度和溫室濃度等數(shù)據(jù)來表達這個表達式。我們還制定模型是否可控制以及臭氧擴散的的快慢等相關(guān)評價標準來給這模型進行評價。問題五是對前面問題進行總結(jié)，對于殺蟲劑的噴放，就根據(jù)相應(yīng)病蟲害對水稻的影響時期、殺蟲劑的噴放方式、效果、劑量進行考慮；對于在溫室中臭氧的使用則根據(jù)臭氧的殺菌效果、擴散方式、分解速率、溫室溫度從而制定出使用策略。一、問題重述2009年12月，哥本哈根國際氣候大會在丹麥舉行之后，溫室效應(yīng)再次成為國際社會的熱點。如何有效地利用溫室效應(yīng)來造福人類，減少其對人類的負面影響成為全社會的聚焦點。臭氧對植物生長具有保護與破壞雙重影響，其中臭氧濃度與作用時間是關(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)藥銳勁特的價格為10萬元/噸，銳勁特使用量10mg/kg-1水稻；肥料100元/畝；水稻種子的購買價格為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，水稻生長自然周期為5個月；水稻出售價格為2.28元/公斤。根據(jù)背景材料和數(shù)據(jù)，回答以下問題：（1）在自然條件下，建立病蟲害與生長作物之間相互影響的數(shù)學模型；以中華稻蝗和稻縱卷葉螟兩種病蟲為例，分析其對水稻影響的綜合作用并進行模型求解和分析。（2）在殺蟲劑作用下，建立生長作物、病蟲害和殺蟲劑之間作用的數(shù)學模型；以水稻為例，給出分別以水稻的產(chǎn)量和水稻利潤為目標的模型和農(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型殺蟲劑。建立O3對溫室植物與病蟲害作用的數(shù)學模型，并建立效用評價函數(shù)。需要考慮O3濃度、合適的使用時間與頻率。（4）通過分析臭氧在溫室里擴散速度與擴散規(guī)律，設(shè)計O3在溫室中的擴散方案。可以考慮利用壓力風扇、管道等輔助設(shè)備。假設(shè)溫室長50 m、寬11 m、高3.5 m，通過數(shù)值模擬給出臭氧的動態(tài)分布圖，建立評價模型說明擴散方案的優(yōu)劣。（5）請分別給出在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特別是水稻中殺蟲劑使用策略、在溫室中臭氧應(yīng)用于病蟲害防治的可行性分析報告，字數(shù)800-1000字。二、問題分析2.1問題一由表一的數(shù)據(jù)可以得出：害蟲的密度增加，直接地使水稻穗花被害率增大、結(jié)實率下降、千粒重下降，從而導致減產(chǎn)率增加，于是水稻的總體產(chǎn)量下降。所以究其根本，害蟲的密度，直接反映出了減產(chǎn)率的大小，故只需考慮密度與減產(chǎn)率之間的關(guān)系，就可以得出病害蟲對水稻的生長的影響即其綜合作用。對于稻縱卷葉螟對水稻產(chǎn)量的影響同中華稻蝗類似，都用相同的方法得出兩個模型。蟲害與生長作物的模型，大致類似人口模型，因此，可以用人口模型的一些知識進行求解，對于蟲害與生長作物的關(guān)系，依然將其類比于指數(shù)函數(shù)。于是根據(jù)人口增長模型分別建立中華稻蝗和稻縱卷葉螟兩種病蟲與水稻產(chǎn)量的指數(shù)模型進行求解。把水稻的自然產(chǎn)量800公斤/畝假設(shè)為初始條件。2.2問題二要想建立生長作物、病蟲害和殺蟲劑之間作用的數(shù)學模型，必須先在問題一的基礎(chǔ)上對一些條件進行合理，這里假設(shè)病蟲害為稻縱卷葉螟。要考慮水稻、病蟲害和殺蟲劑之間作用的數(shù)學模型，就要先得出農(nóng)藥銳勁特在水稻中的殘留量隨時間變化的函數(shù)關(guān)系，從而得到使用頻率以計算水稻一個生長自然周期內(nèi)農(nóng)藥銳勁特的需求量，然后建立三者相互作用的模型，從而可以得到以水稻產(chǎn)量和利潤為目標的模型以及農(nóng)藥銳勁特使用方案。2.3問題三經(jīng)過上網(wǎng)查找資料得到上個世紀八十年代，美國在全美范圍內(nèi)使用標準統(tǒng)一的實驗方案的研究結(jié)果NCLAN模型，根據(jù)此模型我們可以相應(yīng)的到底臭氧濃度在一定條件下與作物產(chǎn)量損失的關(guān)系。以此根據(jù)我們可是很快的得到(1)臭氧對植物的影響模型，但是基于問題三中有包含時間這個變量，特別的在溫室中我們可以認為的控制臭氧的作用時間，所以我們就應(yīng)對其表達式添加相應(yīng)的時間比例系數(shù)得出完整的模型。接著根據(jù)題干中所給的表5，經(jīng)過線性回歸擬合后。我們可以得到臭氧濃度在時間條件下，各個濃度對病蟲害的影響。進而計算出臭氧對病蟲害的影響模型。最后我們根據(jù)不同濃度的臭