真菌培養(yǎng)基啊啊

1、真菌培養(yǎng)基摘要“真菌培養(yǎng)基問題”數(shù)學(xué)模型是通過培養(yǎng)基中的泥漿(粘接劑)、綠菜葉、紙 片的比例來探討如何有效的提高真菌培養(yǎng)物把混合物生成肥料的速率，如何在更 節(jié)省資源及最短時間內(nèi)完全生成肥料。由于泥漿、綠菜葉、紙片對真菌的繁殖速 率的影響，所以我們利用數(shù)學(xué)知識及聯(lián)系實際，作出相應(yīng)的解答與處理。該模型是真菌或土壤細菌，在常溫培養(yǎng)箱中吸收及分解吃剩食物生產(chǎn)出肥料的 模型。泥漿是細粘土與水的混合物，它的作用是使水分不容易從中通過，使具有 保肥、保水的特性，并且泥漿能為真菌提供少量的鎂，鐵，鈉，鉀和鈣。綠葉菜 能為真菌提供氧氣，且能夠提供少量的糖分及蛋白質(zhì)。而紙片能夠吸收水分，吸 收過多的濕氣。對于該模

2、型問題，我們建立兩種模型。一種模型是指在一定的食物殘渣的基礎(chǔ) 上，將泥漿、綠菜葉、紙片設(shè)為自變量，完全生成肥料的天數(shù)為因變量。故先將 泥漿、綠菜葉、紙片進行數(shù)據(jù)擬合，再使與生成天數(shù)進行數(shù)據(jù)擬合。另一種模型 是將食物殘渣設(shè)為自變量x，泥漿設(shè)為函數(shù)f(x)，綠菜葉設(shè)為函數(shù)g(x)， 紙片設(shè)為函數(shù)h(x)，完全生成肥料的天數(shù)T(x)則由這三個函數(shù)決定。對于問題一：我們分析擬合的數(shù)據(jù)得到，前8組沒有加入紙片的數(shù)據(jù)圖形知， 綠菜葉與泥漿呈線性關(guān)系，而綠菜葉和泥漿擬合的數(shù)據(jù)再與肥料完全生成日期也 呈線性關(guān)系；后4組加入紙片的的數(shù)據(jù)分析可知，無論多少的紙片加入，會延長 完全生成肥料的天數(shù)。由前文知，泥漿、綠

3、菜葉、紙片過多也不會對真菌生成肥 料的速率造成影響。但由于資源的最優(yōu)化使用，泥漿、綠菜葉和紙片也不能過多， 這樣會造成資源的浪費，不符合當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。對于問題二：因為該真菌培養(yǎng)基的問題與堆肥法非常相像，根據(jù)我們對于第一 問的分析與解答，更是證實我們的這一點，所以我們建議餐廳經(jīng)理可以仿照堆肥 法從環(huán)保、節(jié)約和提高效率的方面，實施利用真菌生產(chǎn)廢料?？刂骗h(huán)境溫度在一 個適應(yīng)真菌生長的恒溫下，盡量防止外界與箱內(nèi)之間的熱擴散。混合、攪拌反應(yīng) 物，有助于提高生產(chǎn)廢料的速率，至少每隔一天，攪拌一次。盡量投放多的綠菜 葉，使箱內(nèi)氧氣充足。改變混合物成分，建議多投放果皮核、玉米梗等多纖維植 物，可加速分解

4、。改善在環(huán)境盡量在生產(chǎn)發(fā)酵過程中不會發(fā)出臭味，計算并且最 大化利用好占地空間面積，剔除動物骨頭及其他非食物殘渣。關(guān)鍵字：真菌培養(yǎng)基數(shù)據(jù)擬合線性關(guān)系堆肥法問題的提出在做真菌培養(yǎng)基的問題上，我們用泥漿，綠葉菜，紙片與吃剩的食物混合形成 的混合物來喂養(yǎng)一種真菌培養(yǎng)物和土壤細菌，使其消化產(chǎn)生一種有用的肥料，但 在這問題中，要盡可能多的生產(chǎn)出肥料，就得盡可能加速真菌培養(yǎng)物的活力，即 使其活躍性達到最高，于是我們聯(lián)想到的就是什么樣的條件會影響真菌培養(yǎng)物活 力。設(shè)想，喂給真菌培養(yǎng)物的混合物中泥漿，綠葉菜，紙片的比例會影響真菌培 養(yǎng)物把混合物生成肥料的速率，且在怎樣的比例下會使真菌培養(yǎng)物活力達到最 高。如果溫

5、度也能影響真菌的分解活力，那么在什么樣的環(huán)條件下真菌培養(yǎng)物活 力達到最高。問題的分析由題意可知，目的就是為了建立一種模型，解決真菌培養(yǎng)基的混合物的比例，在 什么樣的環(huán)境溫度下，從而提高真菌培養(yǎng)物把混合物分解生成肥料的速率。為了 得到相較準(zhǔn)確的解答，我們建立了兩種模型。第一種是假設(shè)混合物中的食物殘渣 一定，第二種是混合物中食物殘渣量一定。但對于實驗中又有環(huán)境溫度不相同， 所以我們又對兩種模型探討了不同溫度下的情況。問題一中，首先問我們混片的比例是否與真菌培養(yǎng)物把混合物生成肥料的速率 存在關(guān)系，如果他們之間有關(guān)系，泥漿、綠菜葉和紙片的比例是多少。因此，我 們分析處理所給的數(shù)據(jù)先進行一個排序，在對他

6、們進行數(shù)據(jù)擬合，從而知道他們 是否對還真菌培養(yǎng)物有影響并且求出他們的速率。對于問題二，我們對該模型的實驗環(huán)境，及通過對堆肥法查閱資料，并且利用問 題一所得到的比例，我們給餐廳經(jīng)理提出了可行性的實施建議。名詞解釋：堆肥法：是指用于處理有機垃圾。其原理是利用微生物對垃圾中的有機物進 行代謝分解，在高溫下進行無害化處理，并能產(chǎn)生有機肥料。模型的建立模型一（問題一） 3.1.1.模型假設(shè)：1）培養(yǎng)基混合物中食物殘渣量一定。2）存放實驗品的箱子中有相對一樣的剩余空間。3）7-10月和4-6月中，氣溫空氣濕度等天氣方面沒有很大的變化，分別可設(shè)實 驗溫度為a、b。混合物磨碎碾合一定并且充分混合。假設(shè)真菌培養(yǎng)

7、物或土壤細菌的活性一定且同類相等。真菌都能正常消化食物生產(chǎn)出肥料。3.1.2 .符號說明:x泥漿質(zhì)量y綠菜葉質(zhì)量Z泥漿質(zhì)量/綠菜葉質(zhì)量p紙張的質(zhì)量D完全生成肥料的天數(shù)3.1.3 .模型建立:由于真菌培養(yǎng)基在不同的環(huán)境溫度下做的實驗，所以大致有兩組數(shù)據(jù)，一組是 在7月至9月，另一組是在4月至6月。我們先分析處理7月至9月的數(shù)據(jù)，因為這時培養(yǎng)基中沒有放入紙片，所以可 以不考慮紙片對模型的影響。我們先將泥漿與綠菜葉的數(shù)據(jù)在MALTAB中進行 擬合。我們得到綠菜葉與泥漿是呈線性關(guān)系的，并且為正比關(guān)系。當(dāng)泥漿增多時， 綠菜葉也相應(yīng)增多。當(dāng)泥漿減少時，則反之。用MALTAB編輯程序，見附加二。得到圖31：

8、40綠菜葉質(zhì)量y (千克)3530252口1510405060708090100泥漿質(zhì)量x (千克)圖31(綠菜葉與泥漿比值)30經(jīng)過多次米用不同方法擬合，發(fā)現(xiàn)當(dāng)多次項系數(shù)越大時，雖然擬合程度和好， 但是更不好進行數(shù)據(jù)比較。所以當(dāng)我們采用二次項系數(shù)時，擬合程度也很高，比 較符合實際，是呈正比關(guān)系，驗證了當(dāng)初的假設(shè)。然后我們再將綠菜葉與泥漿的比值（y/x）與完全生成肥料的天數(shù)在MALTAB 進行數(shù)據(jù)擬合。得到圖32：完全生成肥料的天數(shù)D綠菜葉與泥漿的比值Z 圖32其圖像經(jīng)過多種方式擬合可知，其經(jīng)二次函數(shù)擬合的逼近程度最好。分析圖 像可知，（綠菜葉質(zhì)量/泥漿質(zhì)量）與完全生成肥料的天數(shù)也是呈線性關(guān)系

9、的。 但通過放大圖32,我們發(fā)現(xiàn)Z與D并不是呈正比關(guān)系的。當(dāng)綠菜葉與泥漿質(zhì)量 比值增大到一定量時，完全生成肥料的天數(shù)會增多；當(dāng)綠菜葉與泥漿質(zhì)量比值增 大到更大的時候，這時天數(shù)和比值不大時差不多。以上均是2010年7月至10月的真菌培養(yǎng)基生成肥料的模型。而對于2011 年4月至6月的實驗?zāi)Ｐ停尤肓思垙?。但比較從第9組數(shù)據(jù)和第12組數(shù)據(jù)， 不管紙張怎么樣變化，綠菜葉和泥漿的量怎樣，完全生成肥料的天數(shù)都是49天， 比2010年7月至10月完全生成天數(shù)。可知紙張對真菌完全生成肥料的天數(shù)是 延長的。3.1.4.模型求解：由以上程序可知，真菌培養(yǎng)基中混合物的泥漿和綠菜葉之間的關(guān)系有：y=0.34x+6.

10、296;真菌培養(yǎng)基中混合物的綠菜葉與泥漿的比值與完全生成肥料的天數(shù)之間的關(guān) 系有：D=-14.6Z+37.82根據(jù)以上兩個式子，并參照實際，得到泥漿與綠菜葉的最優(yōu)比值為2.567:1； 而紙張為0。3.1.5 .模型檢驗與分析根據(jù)模型求解的情況，再次帶入分析，知道在泥漿、綠菜葉和紙張的比值分別 為2.567:1:0時的完全生成肥料的天數(shù)為32天。模型二(問題一) 3.2.1.模型假設(shè)：7-10月和4-6月中，氣溫空氣濕度等天氣方面沒有很大的變化，分別可設(shè)實 驗溫度為a、b。假設(shè)真菌培養(yǎng)物或土壤細菌的活性一定且同類相等。真菌都能正常消化食物生產(chǎn)出肥料。存放實驗品的箱子中有相對一樣的剩余空間混合物

11、磨碎碾合一定并且充分混合。模型一，模型二的不同之處就是模型一是基于混合物中食物殘渣一定，而模型 二中食物殘渣不一定，泥漿、綠葉菜和紙片的質(zhì)量也是隨著食物殘渣量而變。3.2.2.符號說明：利用附件一的表一整理好的數(shù)據(jù)我們假設(shè):m 食物殘渣f(m)泥漿質(zhì)量g(m)綠菜葉質(zhì)量h(m)紙張質(zhì)量D(m)完全生成肥料的天數(shù)3.2.3模型建立:(1) D (m) =a*f(m)+b*g(m)+c*h(m)+d;a,b,c,d 均為常數(shù)；因為完全生成肥料的天數(shù)可能受泥漿，綠葉菜和紙張的影響，所以我們假設(shè)方 程式(1)表示肥料完全生成的天數(shù)。這個模型的建立已經(jīng)考慮環(huán)境溫度的影響， 所以我們這時不用考慮在不同環(huán)境

12、溫度下的不同情況。但由于我們對此模型，不 能探解到具體方案，故我們對此模型不能求解。3.3.問題二根據(jù)問題一建立的模型知，在真菌培養(yǎng)基混合物中食物殘渣一定量時，當(dāng)泥漿、 綠葉菜在7月至8月的環(huán)境溫度下，投放的比例應(yīng)為；但在4月至6月的環(huán)境溫 度時，此時若要加入紙張會延長完全生成肥料的天數(shù)。并且我們建議餐廳經(jīng)理可 以仿照堆肥法從環(huán)保、節(jié)約和提高效率的方面，實施利用真菌生產(chǎn)廢料?？刂骗h(huán) 境溫度在一個適應(yīng)真菌生長的恒溫下，盡量防止外界與箱內(nèi)之間的熱擴散?；旌?、 攪拌反應(yīng)物，有助于提高生產(chǎn)廢料的速率，至少每隔一天，攪拌一次。盡量投放 多的綠菜葉，使箱內(nèi)氧氣充足。改變混合物成分，建議多投放果皮核、玉米梗

13、等 多纖維植物，可加速分解。改善在環(huán)境盡量在生產(chǎn)發(fā)酵過程中不會發(fā)出臭味，計 算并且最大化利用好占地空間面積，剔除動物骨頭及其他非食物殘渣。模型的評價與改進模型的最大優(yōu)點就是我們建立兩種模型進行討論，兩個模型都是從對立面入手 進行分析討論，進一步分析及確定真菌培養(yǎng)基中混合物對真菌活力是否有影響， 并且確定了其中泥漿、綠菜葉和紙張的比例。在第一個模型中，我們采用多種數(shù) 據(jù)擬合方式對原始數(shù)據(jù)進行整理和擬合，采用多種擬合方式，使之越來越完善， 具有很高的擬合精度和試比性在此基礎(chǔ)上，對模型作進一步討論便得到一系列可 靠而適用的信息，并且所得結(jié)論與客觀事實更好的相吻合，從而進一步說明模型 是合理的。而且我

14、們從環(huán)保，節(jié)約資源的基礎(chǔ)上考慮問題，提出了堆肥法這個知 識點，這樣使我們的模型具有更好的適用性，及可理解性。雖然我們第二個模型 沒有完整的建立起來，但是我們進一步學(xué)習(xí)了數(shù)學(xué)建模的思想，同樣的問題可以 從不同的情況考慮，有時也許兩種情況是對立的，有能夠新的發(fā)現(xiàn)。處理食物殘渣過程中，如何更環(huán)保和能夠更好的利用資源成為越來越受人關(guān)注 的焦點，而對堆肥法(真菌培養(yǎng)基)的處理，人們更加關(guān)心的就是如何提高生產(chǎn) 效率及節(jié)約資源，并且不會污染環(huán)境。該模型的最大不足，就是不能更加深入探討到底是什么化學(xué)元素影響了真菌培 養(yǎng)物的活性。我們在最后的基礎(chǔ)上，覺得如果時間，條件更豐富，我們還應(yīng)該從 泥漿、綠菜葉和紙張的C

15、和N成分比例，來深入探討真菌培養(yǎng)基的混合物比例。 并且給第二問以更好的可行性實施建議。參考文獻姜啟源 謝金星 葉俊 數(shù)學(xué)模型（第三版）高等教育出版社2003.8冉啟康 張振宇 張立柱 常用數(shù)學(xué)軟件教程 人民郵電出版社2008.10傅月華李永真菌培養(yǎng)基營養(yǎng)成分原理分析彭城大學(xué)學(xué)報第9卷總第24期，1994堆肥法 HYPERLINK /view/841461.htm /view/841461.htm環(huán)保酒店 HYPERLINK .mo/sc/05/ghotel/C6%20ch/chapter6%20ch.html .mo/sc/05/ghotel/C6%20ch/chapter6%20ch.htm

16、l附錄6.1附件一：我們將題中給出的數(shù)據(jù)進行整理得到一個根據(jù)泥漿量多少排序的表格（見表一）：真菌培養(yǎng)基2010年7月至10月的 培養(yǎng)基序列泥漿（千克）綠葉菜（千克）紙片（千克）生成肥料時間（天）132.29.5027235.812.703333914.1028447.623.6036549.914.5047650.835.8027754.96.8035892.137.20262011年4月至6月的培 養(yǎng)基923.617.22.7491025.927.22.7491134.923.13.2491237.2204.1496.2.附件二：x=32.2 35.8 39 47.6 49.9 50.8 54.9 92.1;y=9.5 12.7 14.1 23.6 14.5 35.8 6.8 3