2024 年高教社杯全国大学生数学建模竞赛题目-C 题 农作物的种植策略

根据乡村的实际情况,充分利用有限的耕地资源,因地制宜,发展有机种植产业,对乡村经济 的可持续发展具有重要的现实意义。选择适宜的农作物,优化种植策略,有利于方便田间管理,提 高生产效益,减少各种不确定因素可能造成的种植风险。 某乡村地处华北山区,常年温度偏低,大多数耕地每年只能种植一季农作物。该乡村现有露天 耕地 1201 亩,分散为 34 个大小不同的地块,包括平旱地、梯田、山坡地和水浇地 4 种类型。平旱 地、梯田和山坡地适宜每年种植一季粮食类作物;水浇地适宜每年种植一季水稻或两季蔬菜。该乡 村另有 16 个普通大棚和 4 个智慧大棚,每个大棚耕地面积为 0.6 亩。普通大棚适宜每年种植一季蔬 菜和一季食用菌,智慧大棚适宜每年种植两季蔬菜。同一地块(含大棚)每季可以合种不同的作物。 详见附件 1。 根据农作物的生长规律,每种作物在同一地块(含大棚)都不能连续重茬种植,否则会减产; 因含有豆类作物根菌的土壤有利于其他作物生长,从 2023 年开始要求每个地块(含大棚)的所有土 地三年内至少种植一次豆类作物。同时,种植方案应考虑到方便耕种作业和田间管理,譬如:每种 作物每季的种植地不能太分散,每种作物在单个地块(含大棚)种植的面积不宜太小,等等。2023 年的农作物种植和相关统计数据见附件 2。 请建立数学模型,研究下列问题:

问题 1 假定各种农作物未来的预期销售量、种植成本、亩产量和销售价格相对于 2023 年保持 稳定,每季种植的农作物在当季销售。如果某种作物每季的总产量超过相应的预期销售量,超过部 分不能正常销售。请针对以下两种情况,分别给出该乡村 2024~2030 年农作物的最优种植方案,将 结果分别填入 result1_1.xlsx 和 result1_2.xlsx 中(模板文件见附件 3)。 (1) 超过部分滞销,造成浪费; (2) 超过部分按 2023 年销售价格的 50%降价出售。

问题 2 根据经验,小麦和玉米未来的预期销售量有增长的趋势,平均年增长率介于5%~10% 之间,其他农作物未来每年的预期销售量相对于 2023 年大约有±5%的变化。农作物的亩产量往往会 受气候等因素的影响,每年会有±10%的变化。因受市场条件影响,农作物的种植成本平均每年增长 5%左右。粮食类作物的销售价格基本稳定;蔬菜类作物的销售价格有增长的趋势,平均每年增长5% 左右。食用菌的销售价格稳中有降,大约每年可下降1%~5%,特别是羊肚菌的销售价格每年下降幅 度为5%。 请综合考虑各种农作物的预期销售量、亩产量、种植成本和销售价格的不确定性以及潜在的种 植风险,给出该乡村 2024~2030 年农作物的最优种植方案,将结果填入 result2.xlsx 中(模板文件见 附件 3)。

问题 3 在现实生活中,各种农作物之间可能存在一定的可替代性和互补性,预期销售量与销 售价格、种植成本之间也存在一定的相关性。请在问题 2 的基础上综合考虑相关因素,给出该乡村 2024~2030 年农作物的最优种植策略,通过模拟数据进行求解,并与问题 2 的结果作比较分析。 附件 1 乡村现有耕地和农作物的基本情况 附件 2 2023 年乡村农作物种植和相关统计数据 附件 3 须提交结果的模板文件(result1_1.xlsx,result1_2.xlsx,result2.xlsx

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