文档介绍：温室中的绿色生态臭氧病虫害防治模型研究
摘要
本文针对温室中的绿色生态臭氧病害虫的防治,首先以水稻为例分析了生长作物与病害虫相互作用的关系,然后引入杀虫剂,通过建立杀虫剂、作物和病害虫三者的关系,得到农药的使用方案。考虑绿色生态,引入O3型杀虫剂,建立效用评价函数,最后分析臭氧在温室里扩散速度与扩散规律,设计了O3在温室中的扩散方案,并且得到了效用评价函数。
对于问题一,建立幂指模型得到生长作物与病害虫的相互作用关系,得到稻纵卷叶螟密度和中华稻蝗密度与水稻产量的函数关系分别为:和,然后用通径分析法分析病害虫对水稻的综合作用。最后得出结论,中华稻蝗对水稻的危害主要是稻花,其次是千粒重和结实率,而稻纵卷叶螟的危害对水稻的影响主要是空壳率,其次是卷叶率,通过空壳率和卷叶率进而影响到水稻的产量。
对于问题二,通过分析病害虫在喷洒农药前,喷洒后农药失效前以及农药失效后三个时间段的密度的变化规律,结合问题一的病害虫与生长作物产量的关系得到水稻利润为(元),拟合残余量与时间的关系,得到农药锐劲特的使用方案为每次使用药量为,使用频率为次/五个月。
对于问题三,以菠菜为例分析臭氧对温室植物的作用,得到不同O3浓度和熏气时间对植株伤害、生长发育和产量的影响。通过回归分析臭氧对病害虫的作用,得到病虫害经臭氧处理时的剩余数量比例的估计值为。此外建立效用评价函数,再根据臭氧分解率与温度关系得到臭氧的使用方案。
对于问题四,通过扩散方程的偏微分方程得到单个臭氧发生器所产生臭氧的扩散距离与臭氧浓度的关系为,由该函数得到扩散距离与浓度的动态分布图。考虑相距为的两个臭氧发生器的共同作用,得到。据此,提出臭氧的扩散方案,以臭氧的有效覆盖率为效用函数,%。
关键词:幂指模型通径分析回归分析扩散方程有效覆盖率
问题重述
2009年12月,哥本哈根国际气候大会在丹麦举行之后,温室效应再次成为国际社会的热点。如何有效地利用温室效应来造福人类,减少其对人类的负面影响成为全社会的聚焦点。
臭氧对植物生长具有保护与破坏双重影响,其中臭氧浓度与作用时间是关键因素,臭氧在温室中的利用属于摸索探究阶段。
假设农药锐劲特的价格为10万元/吨,锐劲特使用量10mg/kg-1水稻;肥料100元/亩;,每亩土地需要水稻种子为2公斤;水稻自然产量为800公斤/亩,水稻生长自然周期为5个月;。
根据背景材料和数据,回答以下问题:
,建立病虫害与生长作物之间相互影响的数学模型;以中华稻蝗和稻纵卷叶螟两种病虫为例,分析其对水稻影响的综合作用并进行模型求解和分析。
,建立生长作物、病虫害和杀虫剂之间作用的数学模型;以水稻为例,给出分别以水稻的产量和水稻利润为目标的模型和农药锐劲特使用方案。
,在温室中引入O3型杀虫剂。建立O3对温室植物与病虫害作用的数学模型,并建立效用评价函数。需要考虑O3浓度、合适的使用时间与频率。
,设计O3在温室中的扩散方案。可以考虑利用压力风扇、管道等辅助设备。假设温室长50m、宽11m、,通过数值模拟给出臭氧的动态分布图,建立评价模型说明扩散方案的优劣。
问题分析
通过温室来栽培作物已经是一种很好的利用温室的途径。随着全球温度的升高,病虫害也会越来越猖狂。对比以往的杀虫灭菌措施,我们更关注于绿色环保臭氧杀菌技术。要求建立一种模型,解决杀虫剂的量的多少,使用时间,频率,从而使成本与产量达到所需要的目的。
对于问题一,为研究病虫害与生长作物之间相互影响的关系,根据所给的中华稻蝗和水稻作用的数据和稻纵卷叶螟与水稻作用的数据,可以用幂指函数来拟合病虫害与密度与作物产量之间的关系。再用所给的各因素的相关数据,用通径分析,来说明病害虫对水稻影响的综合作用。
对于问题二,未考虑杀虫剂的作用时,害虫的密度变化可用Logistic模型来描述,一旦喷施农药,害虫种群将出现一个急速死亡的过程,但并非所有的害虫全部死亡,必定有一小部分害虫生存下来;农药的作用是持续的,在喷施农药后的一段时间内还将有一部分害虫陆续死亡,直到农药失效。药效基本消失后,害虫种群又会呈现一个正常增长的过程,但其内禀增长率有可能因农药的作用而发生变化。当害虫的密度达到一定程度时,需要再次喷施农药。由此,可建立作物与杀虫剂的模型。再根据问题一已解决的病害虫与生长作物的关系,可以得到病害虫和杀虫剂的关系
[1]。
对于问题三,臭氧对作物的作用于臭氧的浓度和作用时间有关,浓度越大,作用时间越长,危害越大,而不同浓度不同作用时间也会有不同的危害程度。对臭氧与病害虫的关系,可以通过回归分析