數(shù)學(xué)建模理論與茶葉經(jīng)濟(jì)效益的融合與應(yīng)用分析

武建新

（寧夏師范學(xué)院 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，寧夏固原 756000）

由俗語(yǔ)“柴米油鹽醬醋茶”可知，茶葉在人們的日常生活中占據(jù)重要地位。神農(nóng)嘗百草中毒，得茶而解，這是古書(shū)《神農(nóng)本草經(jīng)》中的記載。此后，人們?nèi)找嬷匾暡枞~的藥用價(jià)值。我國(guó)最早提及茶葉的古書(shū)是創(chuàng)作于公元前十一世紀(jì)的《詩(shī)經(jīng)》。由此可見(jiàn)，作為茶葉的發(fā)源地，茶葉的歷史和文化在中國(guó)有著極其深遠(yuǎn)的根脈。

1 茶葉國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)與發(fā)展瓶頸

1.1 茶葉的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)

目前，世界各國(guó)茶葉種植面積總計(jì)3600萬(wàn)畝，各種茶葉年總產(chǎn)量200萬(wàn)噸左右，進(jìn)出口總量110萬(wàn)噸左右。種茶技術(shù)在肯尼亞、印度尼西亞和印度等國(guó)的擴(kuò)散導(dǎo)致茶葉產(chǎn)量大幅攀升。隨著種茶技術(shù)的飛速發(fā)展，世界上紅茶、綠茶的種植面積逐步擴(kuò)展至110萬(wàn)公頃。茶產(chǎn)量的提升導(dǎo)致部分茶品積壓，供大于求，世界茶葉市場(chǎng)趨于飽和。這種形勢(shì)嚴(yán)重威脅茶葉企業(yè)的生存和發(fā)展，中小型茶葉企業(yè)面對(duì)經(jīng)營(yíng)危機(jī)，必須提高茶葉質(zhì)量，樹(shù)立自身品牌優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

1.2 茶葉發(fā)展中的“瓶頸”

同世界上的其他國(guó)家相比，我國(guó)茶葉的產(chǎn)量普遍不高。作為最早發(fā)現(xiàn)茶葉并種植茶葉的國(guó)家，我國(guó)的種茶面積占世界種茶面積的一半以上，但產(chǎn)茶量只占世界產(chǎn)茶量的四分之一。由此可知，我國(guó)茶葉的產(chǎn)量和效益低下。此外，由于我國(guó)生產(chǎn)茶葉的地區(qū)多集中在南方，多數(shù)是散戶(hù)種植，茶葉生產(chǎn)作為副業(yè)存在，茶農(nóng)缺乏專(zhuān)業(yè)的種茶技術(shù)和管理技能。在采茶環(huán)節(jié)，我國(guó)多使用人工采摘，并沒(méi)有形成大規(guī)模統(tǒng)一化的機(jī)械采摘。茶葉的加工生產(chǎn)偏向于使用人工，這不僅導(dǎo)致茶葉的生產(chǎn)效率低下，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)也參差不齊，嚴(yán)重影響了我國(guó)出口茶葉的質(zhì)量和品牌。

2 數(shù)學(xué)建模理論與茶葉經(jīng)濟(jì)效益的結(jié)合

數(shù)學(xué)給人的感覺(jué)通常是深?yuàn)W抽象的。然而，作為一門(mén)重要的科學(xué)，抽象的數(shù)學(xué)理論被廣泛用來(lái)解決各種實(shí)際問(wèn)題。伴隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的推陳出新，數(shù)學(xué)在社會(huì)各領(lǐng)域的應(yīng)用也更為普遍。

2.1 數(shù)學(xué)建模理論定義的概述

將數(shù)學(xué)同現(xiàn)實(shí)相結(jié)合，對(duì)問(wèn)題展開(kāi)針對(duì)性研究的方法就是數(shù)學(xué)建模。通過(guò)抽象簡(jiǎn)化具體的實(shí)際問(wèn)題，數(shù)學(xué)建模利用參數(shù)和變量的改變規(guī)律，建立模型，模擬現(xiàn)實(shí)。通過(guò)分析數(shù)學(xué)語(yǔ)言中的邏輯關(guān)聯(lián)，解釋現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中遇到的問(wèn)題，對(duì)結(jié)果進(jìn)行解釋和驗(yàn)證，從而獲得問(wèn)題解決的方法。數(shù)學(xué)建模作為一門(mén)科學(xué)，有自己獨(dú)立的理論體系。在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中，建模者應(yīng)該根據(jù)問(wèn)題特點(diǎn)及時(shí)修正調(diào)整所建模型。

2.1.1 數(shù)學(xué)建模理論的重要意義

數(shù)學(xué)建模的成功應(yīng)用需要將理論與實(shí)際緊密相連，針對(duì)實(shí)際問(wèn)題構(gòu)建精準(zhǔn)的數(shù)學(xué)模型，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的模擬分析。由于可以從不同角度幫助人們深層次理解分析現(xiàn)實(shí)中遇到的各種問(wèn)題，數(shù)學(xué)建?？梢葬槍?duì)各種情況給出最優(yōu)的解決方案，這些是人類(lèi)通過(guò)自然語(yǔ)言和自身邏輯分析無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。事實(shí)表明，數(shù)學(xué)建模理論因其自身縝密的邏輯關(guān)系，有助于彌補(bǔ)實(shí)際問(wèn)題模型中存在的各種缺陷，對(duì)實(shí)際問(wèn)題的順利解決作用顯著。

2.1.2 數(shù)學(xué)建模理論的應(yīng)用

數(shù)學(xué)模型同人們?nèi)粘５墓ぷ魃詈蜕鐣?huì)實(shí)踐緊密相連。在氣象工作站工作的氣象學(xué)家，為了準(zhǔn)確了解大氣情況，就會(huì)應(yīng)用數(shù)學(xué)建模理論，對(duì)氣象衛(wèi)星收集到的氣壓、風(fēng)速、降水和云層等數(shù)據(jù)，按相應(yīng)規(guī)則構(gòu)建起有效的數(shù)學(xué)模型。氣象學(xué)家根據(jù)這些動(dòng)態(tài)中的數(shù)學(xué)模型，可以準(zhǔn)確獲知前后一段時(shí)間內(nèi)的天氣變化。此外，生理學(xué)家也可以利用人體體內(nèi)的藥物濃度和時(shí)間變量構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，據(jù)此計(jì)算藥物在人體的停留時(shí)間，分析藥物的實(shí)際運(yùn)用效果，進(jìn)而為臨床藥物的使用提供有效參考。

2.1.3 數(shù)學(xué)建模的設(shè)計(jì)方法

數(shù)學(xué)建模理論可依據(jù)不同的建模方法和應(yīng)用程序劃分為不同的類(lèi)型。引入計(jì)算機(jī)運(yùn)算規(guī)則的數(shù)學(xué)模型，可以有效解決實(shí)際生活中的各種問(wèn)題。為了有效解決社會(huì)生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題，需要強(qiáng)化數(shù)學(xué)建模的準(zhǔn)確運(yùn)用。具體而言，首先需要對(duì)所面臨的實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)分析，確定構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的具體形式，從而明確所要使用的數(shù)學(xué)理論和計(jì)算機(jī)算法，投入運(yùn)算獲得相應(yīng)結(jié)果。最后，通過(guò)所得結(jié)果對(duì)初始問(wèn)題進(jìn)行再驗(yàn)證。經(jīng)過(guò)反復(fù)多次的驗(yàn)證之后，就會(huì)獲得較為實(shí)際可行的解決方案。

2.2 數(shù)學(xué)建模對(duì)茶葉經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)化的分析

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外的茶葉銷(xiāo)售市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。雖然茶葉總的供應(yīng)量已經(jīng)趨于飽和，劣質(zhì)茶葉的價(jià)格也跌幅嚴(yán)峻，但各種名茶的價(jià)格卻一路飆升，茶葉供應(yīng)量也極為緊張，供應(yīng)短缺的現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)。面對(duì)茶葉市場(chǎng)的最新形勢(shì)，在此種情況下應(yīng)用不同的數(shù)學(xué)建模，優(yōu)化分析茶葉的經(jīng)濟(jì)效益，提高茶葉的售賣(mài)質(zhì)量，成為亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

2.2.1 茶葉經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)化——地表數(shù)學(xué)模型

種植區(qū)所處的經(jīng)緯度、溫濕度都會(huì)影響茶葉的品質(zhì)。特別是優(yōu)質(zhì)茶葉，對(duì)環(huán)境的溫度和濕度以及地理位置所處的經(jīng)緯度要求很高。因此，有必要通過(guò)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型分析優(yōu)質(zhì)茶葉生產(chǎn)所需的最優(yōu)地理環(huán)境。這一過(guò)程需要將光照、經(jīng)緯度、溫度和濕度作為數(shù)學(xué)建模的地表參數(shù)。由于茶葉對(duì)光照要求不高，喜歡陰面背光和柔弱溫和的光線(xiàn)，可以對(duì)照分析茶樹(shù)葉片中葉綠素的吸收光譜，確定短光波中的藍(lán)紫光線(xiàn)，得出茶樹(shù)生長(zhǎng)最優(yōu)的漫射光環(huán)境。此外，20-27度是茶樹(shù)生長(zhǎng)的最適宜溫度，一株茶樹(shù)每年的有效積累溫度維持在4000度左右。茶樹(shù)生長(zhǎng)最適宜的降水量維持在每年1000-2000毫米，環(huán)境相對(duì)最佳含水量為70%-80%之間。茶樹(shù)生長(zhǎng)的地理位置要低于海拔1500米，當(dāng)?shù)仄露纫∮?0度。優(yōu)質(zhì)茶葉生產(chǎn)的數(shù)學(xué)模型可以根據(jù)上述參數(shù)構(gòu)建得到。

2.2.2 茶葉經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)化——銷(xiāo)售數(shù)學(xué)模型

隨著茶葉需求量的大幅躍升，茶葉包裝也迎來(lái)了前所未有的機(jī)遇。在目前的茶葉包裝市場(chǎng)上，茶葉包裝各式各樣琳瑯滿(mǎn)目。作為影響茶葉銷(xiāo)售的關(guān)鍵因素，茶葉包裝需要整合茶葉生產(chǎn)企業(yè)，內(nèi)部聯(lián)手，形成出品茶葉種類(lèi)繁多的茶葉集團(tuán)。為使我國(guó)的茶葉集團(tuán)做大做強(qiáng)，需要對(duì)未來(lái)的茶葉市場(chǎng)進(jìn)行整合融資，推動(dòng)重點(diǎn)品牌的建設(shè)，加快茶葉的變革速度，提高茶葉的經(jīng)濟(jì)效益，形成融洽適當(dāng)?shù)陌l(fā)展規(guī)模，進(jìn)而組建茶葉的銷(xiāo)售數(shù)據(jù)模型。此外，還要鼓勵(lì)茶葉消費(fèi)市場(chǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，推動(dòng)茶葉企業(yè)積極開(kāi)發(fā)對(duì)外銷(xiāo)售市場(chǎng)，加強(qiáng)品牌的宣傳力度，將廣告產(chǎn)生的售賣(mài)效應(yīng)添加到正在組建的茶葉銷(xiāo)售的數(shù)據(jù)模型之中。

3 數(shù)學(xué)建模理論在茶葉經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)化中的應(yīng)用

茶葉市場(chǎng)發(fā)展面臨的關(guān)鍵問(wèn)題是如何提高茶葉的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)此，應(yīng)該通過(guò)仔細(xì)分析相關(guān)數(shù)據(jù)模型，探討該問(wèn)題的有效解決辦法，并采取相應(yīng)的針對(duì)性措施。數(shù)學(xué)模型的建立可以依據(jù)貴州省坪山鄉(xiāng)、四川省東林鄉(xiāng)和湖北省采花鄉(xiāng)等三個(gè)鄉(xiāng)的數(shù)據(jù)，組建可以用來(lái)優(yōu)化茶農(nóng)茶葉種植和銷(xiāo)售產(chǎn)業(yè)布局的數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)茶葉經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

3.1 茶葉生產(chǎn)調(diào)查

作為一種適合大規(guī)模種植的經(jīng)濟(jì)作物，茶葉投資少、產(chǎn)量高而且經(jīng)濟(jì)效益可觀，是可以引導(dǎo)農(nóng)民發(fā)家致富的優(yōu)勢(shì)項(xiàng)目。由于新鮮茶葉的產(chǎn)量和質(zhì)量決定茶葉總體的產(chǎn)量和質(zhì)量，而茶園管理是決定新鮮茶葉產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵因素。因此，課題組從坪山鄉(xiāng)、東林鄉(xiāng)和采花鄉(xiāng)三個(gè)樣本鄉(xiāng)中隨機(jī)抽查了6家茶葉種植散戶(hù)，其中產(chǎn)量較好、產(chǎn)量中等以及產(chǎn)量較差的茶農(nóng)各2戶(hù)。

據(jù)此構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型的計(jì)算結(jié)果顯示，通過(guò)引入新技術(shù)并實(shí)施精細(xì)化管理，可以明顯提高茶園單位面積的茶葉產(chǎn)量，并有效改善茶園茶葉的質(zhì)量，茶葉銷(xiāo)售所獲得的凈利潤(rùn)也更為可觀。

3.2 種植茶葉的成本和經(jīng)濟(jì)效益

課題組通過(guò)從上述三個(gè)鄉(xiāng)中，隨機(jī)抽取6戶(hù)茶農(nóng)，將其茶葉生產(chǎn)總量、售賣(mài)總收入和投入總成本進(jìn)行平均，在此基礎(chǔ)上計(jì)算土地的生產(chǎn)率和盈利率，勞動(dòng)的生產(chǎn)率和盈利率，成本的生產(chǎn)率和盈利率，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。通過(guò)分析以上指標(biāo)可以得到上述三個(gè)鄉(xiāng)各自的茶葉總產(chǎn)量、總產(chǎn)值和年盈利率。對(duì)此進(jìn)行比較后可近似推斷出三個(gè)鄉(xiāng)茶葉種植過(guò)程中存在的優(yōu)勢(shì)與不足，并分析得到影響該地區(qū)茶葉經(jīng)濟(jì)效益的重要因素，從而有計(jì)劃、有針對(duì)性地改進(jìn)茶葉的生產(chǎn)模式，提高茶葉的生產(chǎn)效率，從根本上改善茶葉的經(jīng)濟(jì)收益。

4 結(jié)論

隨著經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程的不斷加快，社會(huì)發(fā)展也日新月異，茶葉市場(chǎng)迎來(lái)機(jī)遇的同時(shí)也面臨挑戰(zhàn)。雖然影響茶葉經(jīng)濟(jì)效益的因素很多，然而通過(guò)數(shù)學(xué)建?？梢跃珳?zhǔn)預(yù)測(cè)影響茶葉經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵因素。此外，由于我國(guó)地域遼闊，地形復(fù)雜，不同地方的茶葉生產(chǎn)區(qū)域有著不同的銷(xiāo)售模式和種植理念。因此，針對(duì)不同地區(qū)的茶園構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，可以更為準(zhǔn)確地把握影響茶葉經(jīng)濟(jì)效益的重要因素。隨著時(shí)代的步伐往前推進(jìn)，數(shù)學(xué)建模定會(huì)被廣泛應(yīng)用于茶葉市場(chǎng)的分析改進(jìn)之中。