转基因水稻是否可以提高农民收入的分析_65974.docx

课程结业论文课程名称：数学建模论文题目：转基因水稻是否可以提高农民收入的分析专业班级：学号：姓名：指导教师：论文日期：计算机科学与技术学院转基因水稻是否可以提高农民收入的分析（华中科技大学计算机科学与技术学院武汉 430074）摘要转基因水稻是否可以提高农民收入一直都是讨论的热点，本文在充分考虑了基因漂移问题，种植成本问题，增产问题后通过数学建模的方式分别建立了转基因水稻种植模型和收益模型，并通过比较转基因水稻和普通水稻的收益关系来判断农民收入提升与否。关键词水稻，转基因，基因漂移，收益1 问题重述我国是一个拥有13亿人口的发展中国家，其中7亿人口为农民，提高农民收入将有利于维护社会稳定，也可以减少农民工数量以减缓一线城市的压力。增加农民收入一直以来都是国家乃至整个社会一直以来探讨的问题，自2009年5月，华恢1号与Bt汕优63取得国家所颁发的安全证书以来，便有各种各样的人要求推广转基因水稻。今年7月，更是有61名院士联名上书国家领导人，请求尽快推进基因水稻产业化。他们推荐转基因水稻的原因之一便是转基因水稻可以起到提高产量，增加农民收入的作用。因此本文将对转基因水稻是否可以提高农民收入做一定地分析。该问题具体可以分为以下几个问题：建立转基因水稻科学种植方法模型。建立转基因水稻和普通水稻的收益模型2 问题分析本题要求对转基因水稻是否能够提高农民收入进行分析，通过分析来反应是否应当推广转基因水稻，具体分析如下：对于第一个问题，即建立转基因水稻科学种植方法模型，首先我们需要转基因水稻“基因漂移”距离和频率之间关系的数据。借助这些数据可以计算出隔离带宽度，从而得到转基因水稻种植方法的模型。对于第二个问题，需要借助转基因水稻种植方法的模型来计算转基因的总产量，从而建立转基因水稻和普通水稻的收益模型。3模型建立于求解3.1 模型假设假设转基因水稻与普通水稻售价相同。假设种植转基因水稻不需要考虑次危害害虫，即不需要插种普通水稻。假设种植转基因水稻不需要喷洒任何农药。假设种植转基因水稻和普通水稻需要的化肥量相同。以上假设保证了在最理想的状态下计算转基因水稻的收益。3.2符号说明符号表示符号意义P1普通水稻的总收益rmbP2转基因水稻的总收益rmbM农民个体种植的总面积m2W1普通水稻总产量kgW2转基因水稻总产量kgK转基因水稻“隔离带”宽度mL稻田长度/mS稻田宽度/mp水稻售价rmb/kgw1普通水稻平方米产量kg/m2w2转基因水稻平方米产量kg/m2seed1普通水稻种子价格rmb/m2seed2转基因水稻种子价格rmb/m2pes农药花费rmb/m2模型建立问题一：转基因作物与近远野生种间已被证实可能发生基因漂移现象，当转基因作物发生基因漂移时会产生一些难以预料的严重后果，例如超级杂草、超级害虫等。因此在建立转基因水稻种植模型时必须考虑基因漂移的因素。在文献[1]中已经证实可以一定的隔离措施能有效地降低基因漂移频率。所以可以通过设置“隔离带”的方式来降低基因漂移的频率，，因而可以根据隔离带宽度和漂流频率来建模。基因漂流频率（%）=苗数/播种种子出苗总数*100。由文献[2]提供的基因漂流频率和隔离带宽度之间的关系数据拟合关系同如图1所示，其中选取籼型转基因水稻B9和粳型转基因水稻B2作为实验材料。图1 基因漂流频率和隔离带宽度之间的关系数据拟合关系由拟合关系即可算出合适的隔离带宽度K。问题二：在第一个模型中可以得到隔离带宽度K，也即转基因稻田和普通水稻稻田间的距离为K。∴普通水稻实际种植面积为S1=L*K转基因稻田实际种植面积为S2=(L-K)*(H-K)=L*H-(L+H)*K+K2。∵L*H=M，L0,H0∴L+H≥2*√M∴S1=M，S2≤M-2*K*√M+K2∵W1=S1*w1,W2=S2*w2，P1=W1*p1+seed1*S1+pes*S1,P2=W2*p2+seed2*S2∴P1=M*w1*(p-seed1-pes),P2≤(M-2*K*√M+K2)*w2*(p-seed2)。∴问题模型即为判断f(x)=P2-P1≤(M-2*K*√M+K2)*(p-seed2)-M*(p-seed1-pes)的正负。模型求解问题一：可以发现对B9有y=1.278x-1.5502，对B2有y=0.2841x-0.836成立。按照目前欧盟对转基因产品表示的严格管理要求，如果产品中转基因个体的含量低于0.9%，便可以不进行转基因表示。因此取y=0.9%，带入以上两式，有x10(舍去)，x2=0.252 m。此外，文献[1]中对于基因漂移与隔离带的宽度也做了相关的研究，其培养方式如图2：图2 文献[1]中培养方式实验取的间隔为0.20m，其实验结果的柱状图如图3：图2 文献[1]实验结果从图中可以看出间隔为0.20m时，在平均水平下，基因漂移