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《东北农业大学》 2002年
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农牧结合生态系统物流模型的建立、评价与博弈决策研究

尹海东  
【摘要】: 对农牧结合生态系统的物流情况进行分析,是考察生态系统整体结构特征的重要手段。通过分析物流情况,了解系统中物质循环的特点,从而对系统具有整体性的把握,无疑对于进行实际操作的系统决策者进行决策具有重要的指导意义。对物流模型进行理论分析,当前已经有了一些比较成型的方法,本研究将在已有方法的基础上,引入一些较为前沿的数学方法,试图从新的角度来探讨物流模型的理论分析,并从而得出有助于指导生产实践的有价值的结论。本文采用分室模型的方法,以黑龙江省双城市双城镇永和村的自然情况为依据,通过提取各分室和考察物质流动情况,建立了系统的线性微分方程组模型,并利用李雅普诺夫线性理论的方法,论证了模型的稳定性,得出系统在当前格局和输入输出情况下不受初值扰动干扰的结论。 对物流模型进行理论分析,将当前较为前沿的数学方法引入到物流模型的研究中,是本文的重要特点。研究从三个方向展开: 1.将信息理论与物流模型的研究挂接,定义了生态系统的信息熵和信息流量。以各分室输出量占总体的份额作为系统选择该分室的概率。通过对系统聚合度和冗余度的分析,推导了二者对各分室的灵敏度。计算结果表明,籽粒和土壤分室对系统的稳定性起重要作用:而调整畜牧业的结构,改变农肥的投入量等,可以有效地改善系统的物流情况,使系统向良性循环。 2.首次在生态系统物流模型的研究中运用了博弈论的方法。将各分室作为博弈的局中人,定义其各种不同的输出方案为策略,并引入混合策略的概念,从而定义了各分室的效用函数。效用函数与各分室信息熵输入的挂接,使整体模型更加完整。考虑到生态系统的复杂性,提取了土壤、作物、畜牧三个分室作为研究对象。推导了三方博弈的迭代公式,并运用MATLAB软件编制程序进行了计算。计算结果表明,决策者应该按照不同的概率选择农牧生态系统各分室的运行策略,以保障系统的纳什均衡。此方法不仅开拓了物流模型的理论分析领域,也为决策者的决策提供了科学、可靠的概率依据。 3.生态系统的可持续发展程度是决策者面对的一个重要问题,针对这一问题,本研究提出了一个新颖、实用的评价方法。根据全息生物学理论,生态系统与人体的生理系统有着很高的相似程度,将人体生理系统的血液循环状况与生态系统的物质循环状况相对比,搜寻相应的物流动力、物流阻力及循环压力差等概念。利用人体血液循环的机理,提取能客观反映生态系统物流状态的指标值,从而对生态系统的持续发展能力作出评价。变换模型参数,得到不同原始状态下的指标值,依据指标值,对生态系统的可持续发展程度进行划分。这一方法的提出,为决策者选择农牧生态系统的发展方向,提供了可持续发展方面的重要依据,并可在相似的领域或小区域进行推广。
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