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一、赛题说明
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。
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。
针对问题一:思路如下---
这是一个复杂的数学建模问题,需要我们逐步分析和构建模型。让我们先聚焦于第一个问题,并逐步建立模型。
首先,问题1是一个优化问题,让我们分析问题1的关键点:
(1)时间跨度: 2024-2030年(7年)
(2)目标: 是最大化利润
(3)约束条件:
土地面积限制
作物轮作要求(三年内至少种植一次豆类)
不能连续重茬种植
预期销售量限制
种植面积不能太分散或太小
问题1大致的思路框架。然而,还需要注意以下几点:
- 数据准备: 我们需要从附件中提取具体的数据,如land_area, revenue, cost, yield_per_mu, expected_sales等。
- 模型细化: 根据具体数据,我们可能需要调整一些约束条件,例如考虑大棚的特殊种植要求。
- 两种情况的处理: (1) 对于超过预期销售量的部分滞销的情况,我们可以在目标函数中只计算实际销售部分的收入。 (2) 对于降价出