摘要：隨著科技的發(fā)展和農(nóng)業(yè)技術(shù)的不斷突破，將數(shù)學(xué)更多的運(yùn)用到了農(nóng)業(yè)試驗(yàn)當(dāng)中，包括對(duì)農(nóng)業(yè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，在遺傳學(xué)、植物病蟲(chóng)害等領(lǐng)域都有數(shù)學(xué)的身影。數(shù)學(xué)的發(fā)展對(duì)農(nóng)業(yè)科學(xué)也起到了十分積極的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)科學(xué)；數(shù)學(xué)；模型應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)： S11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.24.066

數(shù)學(xué)這門(mén)基礎(chǔ)科學(xué)理論越來(lái)越受到其他學(xué)科的依賴(lài)，數(shù)學(xué)的研究成果也成為了現(xiàn)今科技時(shí)代發(fā)展的重要條件。數(shù)學(xué)已經(jīng)完全融入到了社會(huì)的每個(gè)領(lǐng)域，其中農(nóng)業(yè)科學(xué)和自然科學(xué)利用數(shù)字理論發(fā)展速度尤為突出。隨著數(shù)學(xué)和農(nóng)業(yè)科學(xué)中的農(nóng)業(yè)技術(shù)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的結(jié)合，農(nóng)業(yè)科學(xué)已經(jīng)逐漸成為了既有廣泛科學(xué)基礎(chǔ)，又富有濃郁經(jīng)驗(yàn)色彩的綜合類(lèi)學(xué)科理論，并向精準(zhǔn)計(jì)量科學(xué)方向轉(zhuǎn)變。通過(guò)數(shù)學(xué)對(duì)農(nóng)業(yè)部分領(lǐng)域中的作用加以介紹。使廣大數(shù)學(xué)專(zhuān)家和農(nóng)業(yè)專(zhuān)家能夠更加關(guān)注數(shù)學(xué)在農(nóng)業(yè)科學(xué)中的作用，促進(jìn)數(shù)學(xué)學(xué)科與農(nóng)業(yè)科學(xué)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

1農(nóng)業(yè)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)

在數(shù)學(xué)農(nóng)業(yè)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)中，在研究親代與子代蛋白質(zhì)含量的相關(guān)性時(shí)，同時(shí)提出了相關(guān)的分析理論。在研究肥料對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響時(shí)，首先提出了新的理論，產(chǎn)生了方差分析法和交互作用的新概念。在對(duì)不同品種、不同地區(qū)、不同年份的馬鈴薯產(chǎn)量進(jìn)行分析對(duì)比時(shí)，進(jìn)一步驗(yàn)證了各因素間的交互作用。這就驗(yàn)證了在研究農(nóng)業(yè)科學(xué)試驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生了后來(lái)應(yīng)用廣泛的數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)，同時(shí)也為農(nóng)業(yè)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

由于農(nóng)作物在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中很容易受到外界因素的影響，在試驗(yàn)中各種因素很多，所以試驗(yàn)產(chǎn)生的結(jié)果也受到外部因素的主導(dǎo)，每個(gè)因素間很容易出現(xiàn)交互效應(yīng)和誤差等不可控因素。由于農(nóng)作物在生產(chǎn)過(guò)程中很容易受到外界自然因素的影響，在試驗(yàn)過(guò)程中的影響因素比較多，試驗(yàn)結(jié)果中存在很大一部分因素效應(yīng)，以及因素間的交互作用和誤差等不確定因素。另外，在試驗(yàn)過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生一些異常數(shù)據(jù)和丟失數(shù)據(jù)的情況。這些會(huì)為我們的統(tǒng)計(jì)工作帶來(lái)很多問(wèn)題，所以必須采用科學(xué)合理的試驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)推斷的建模方法。在進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時(shí)，大量的試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法和統(tǒng)計(jì)分析法被運(yùn)用到農(nóng)業(yè)科學(xué)種植中。再加上農(nóng)業(yè)試驗(yàn)和其他生產(chǎn)領(lǐng)域不同，存在著試驗(yàn)周期長(zhǎng)，影響因素多等問(wèn)題。在實(shí)際應(yīng)用中試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方式可以十分有效的提高工作效率，農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的采集更加便利，分析結(jié)果也更加準(zhǔn)確。

數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的解釋性強(qiáng)，便于分析和處理在試驗(yàn)設(shè)計(jì)以及統(tǒng)計(jì)推斷理論與方式方法。在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中，除了傳統(tǒng)的正交試驗(yàn)和旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)以及相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)方法時(shí)常被用到以外，一些新的方法也不斷涌現(xiàn)出來(lái)。譬如，用數(shù)論的方法所產(chǎn)生的均勻設(shè)計(jì)及其相應(yīng)的科學(xué)成果，用微分幾何方法處理的非線(xiàn)性的一些結(jié)果也逐漸運(yùn)用到了農(nóng)業(yè)科學(xué)試驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)推斷方法當(dāng)中。在國(guó)外很多數(shù)學(xué)家對(duì)農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)方面的研究比較深入，一些專(zhuān)業(yè)的雜志也刊登了很多相關(guān)文章。國(guó)內(nèi)的科研人員在農(nóng)業(yè)和生物領(lǐng)域也有很多科研成果，對(duì)國(guó)內(nèi)的農(nóng)業(yè)和生物統(tǒng)計(jì)教學(xué)和學(xué)術(shù)研究有著積極的推動(dòng)作用。

2數(shù)學(xué)遺傳學(xué)與數(shù)量遺傳學(xué)

數(shù)學(xué)遺傳學(xué)和數(shù)量遺傳學(xué)從嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)，是數(shù)學(xué)與遺傳學(xué)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合而產(chǎn)生的一門(mén)邊緣學(xué)科?？梢园阉醋魇且粋€(gè)遺傳學(xué)的分支，同樣也可以把它看成是生物數(shù)字的一個(gè)分支學(xué)科。作為遺傳學(xué)的基本理論—遺傳平衡法則，遺傳學(xué)對(duì)生物性狀分析可大致分為兩類(lèi)。一是質(zhì)量性狀，一般情況下表現(xiàn)為離散性的變異。質(zhì)量性狀主要受主要基因控制，同時(shí)受到環(huán)境的影響也比較小。在對(duì)質(zhì)量性狀進(jìn)行研究時(shí)，常將群體中的表現(xiàn)性或者基因型進(jìn)行分類(lèi)研究，在農(nóng)業(yè)科學(xué)研究采用群體遺傳分析的方法，對(duì)不同品種的植物進(jìn)行估算不同基因和基因頻率，研究基因頻率的變化等問(wèn)題。另一類(lèi)是數(shù)量性狀，主要表現(xiàn)為連續(xù)性的變異現(xiàn)象。數(shù)量性狀通常受到許多微型基因序列的控制，同時(shí)受外部環(huán)境影響比較大。所以，無(wú)法用經(jīng)典遺傳分析的方法對(duì)數(shù)量性狀進(jìn)行分組分析，只能選擇使用統(tǒng)計(jì)分析的方法，同時(shí)對(duì)特定植物的遺傳群體進(jìn)行數(shù)量性狀的遺傳分析，進(jìn)而區(qū)分遺傳變異和環(huán)境變異。在對(duì)植物進(jìn)行數(shù)量遺傳研究中經(jīng)常使用統(tǒng)計(jì)分析法，以此來(lái)估計(jì)遺傳群體的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，如平均數(shù)、協(xié)方差和方差等。由于植物中存在基因連鎖和一因多效等特性。植物體的不同數(shù)量性狀間也存在著不同的關(guān)聯(lián)。群體平均數(shù)量所有個(gè)體的平均表現(xiàn)，而群體方差和協(xié)方差存在于個(gè)體變異當(dāng)中。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中我國(guó)的數(shù)量遺傳已經(jīng)逐步運(yùn)用到了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的方方面面。在水稻種植過(guò)程中，針對(duì)雜交水稻產(chǎn)量的主要數(shù)量性狀遺傳基因進(jìn)行了研究，對(duì)其水稻品質(zhì)的提升有著積極作用。農(nóng)作物轉(zhuǎn)基因和基因重組的研究也得到了進(jìn)一步發(fā)展，相關(guān)科技成果也逐步轉(zhuǎn)化成為了生產(chǎn)力。同時(shí)生物信息統(tǒng)計(jì)學(xué)的研究也在不斷的興起，通過(guò)對(duì)農(nóng)業(yè)種植過(guò)程的信息統(tǒng)計(jì)分析出適合本地生長(zhǎng)的農(nóng)作物，以及農(nóng)作物施肥用量的科學(xué)化應(yīng)用。

3植物與數(shù)學(xué)植物病害流行學(xué)

自從20世紀(jì)農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展開(kāi)始進(jìn)入了病蟲(chóng)害流行定量研究的發(fā)展階段。從學(xué)科的角度來(lái)看，植物病害流行學(xué)是一門(mén)理論與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的綜合性學(xué)科，它與數(shù)學(xué)、生物信息學(xué)生態(tài)學(xué)等都有著十分密切的關(guān)系，數(shù)學(xué)在植物病害流行學(xué)領(lǐng)域更是有著較為廣泛的應(yīng)用。從目前的研究成果來(lái)看，數(shù)學(xué)主要體現(xiàn)有以下幾個(gè)方面：一是詳細(xì)描述植物病害流行時(shí)間的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。二是描述植物病蟲(chóng)害流行地域的數(shù)學(xué)空間模型。三是用數(shù)學(xué)方法或者統(tǒng)計(jì)分析法對(duì)植物流行病害過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)的分析和模擬。四是利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)對(duì)病蟲(chóng)害流行進(jìn)行預(yù)測(cè)和預(yù)估損失的計(jì)算。五是運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)和先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)研究植物病蟲(chóng)害的綜合法治和田間管理工作。

4農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)與數(shù)學(xué)之間的聯(lián)系

正如生態(tài)學(xué)家Pielou EC所說(shuō)，生態(tài)學(xué)其實(shí)就是一門(mén)數(shù)學(xué)。這一說(shuō)法隨著生態(tài)學(xué)研究的深入，逐漸被人們認(rèn)同。生態(tài)學(xué)中的定量化和模型化是現(xiàn)代生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)和學(xué)術(shù)共識(shí)。我國(guó)把生態(tài)學(xué)研究已經(jīng)納入國(guó)家課題體系，在生態(tài)學(xué)中無(wú)論是種群動(dòng)態(tài)，還是空間格局，群落食物網(wǎng)的隨機(jī)理論，都需要大量的數(shù)學(xué)方法和運(yùn)算而得出相應(yīng)結(jié)論。與生態(tài)學(xué)有關(guān)的資源環(huán)境研究方面，數(shù)學(xué)也有著較深的研究，像水污染和農(nóng)藥殘留等問(wèn)題都有數(shù)學(xué)的應(yīng)用。農(nóng)業(yè)生態(tài)領(lǐng)域的研究人員，通過(guò)大量數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)和農(nóng)業(yè)試驗(yàn)總結(jié)出了千余組涉及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的數(shù)學(xué)模型，為農(nóng)業(yè)科研人員和數(shù)學(xué)工作者提供了強(qiáng)大的理論支持。同時(shí)，也驗(yàn)證了我國(guó)科研人員在此領(lǐng)域獲得了豐碩的科研成果。

5結(jié)語(yǔ)

在新的歷史時(shí)期，要抓住時(shí)代所賦予我們的歷史使命。運(yùn)用數(shù)學(xué)理論知識(shí)豐富和加強(qiáng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。同時(shí)，需要進(jìn)一步加強(qiáng)和落實(shí)數(shù)學(xué)在農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用工作。希望今后有更多的數(shù)學(xué)工作者加入到農(nóng)業(yè)科學(xué)領(lǐng)域的研究中來(lái)。本文列舉的僅是數(shù)學(xué)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中一些簡(jiǎn)單的應(yīng)用，與一些比較片面的介紹，如涉及到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整個(gè)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)問(wèn)題，以及分形理論在農(nóng)業(yè)科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，小波分析和信息技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)自然科學(xué)中的應(yīng)用等，都需要不斷的探索和實(shí)踐。

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作者簡(jiǎn)介：謝峰，在職碩士研究生，講師，研究方向：應(yīng)用數(shù)學(xué)。