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1集對分析的基本思想方法及其特點

1.1全面性

集對分析是對所論間題展開的全面分析，在具體問題背景下既分析兩個集合(或系統)的同一性，又分析它的差異性和對立性，因此，集對分析又常被稱為同(同一)異(差異)反(對立)分析法。

1.2定性定t相結合

這主要是指集對分析不僅要對分析得到的特性作這兩個集合是否共同具有、互相對立或者差異的分析、判斷、分類，還要對同異反程度作定量刻劃，再根據同異反程度做出由若干個集對所表達的那個系統質的判斷。其間要進行一定的數學運算推導和分析。

1.3把確定性分析與不確定性分析有機地結合起來

在集對分析中，兩個集合的同一性分析和同一度刻劃是相對確定的，對立性分析和對立度刻劃也是相對確定的，但是兩個集合的差異性分析和差異度刻劃是相對不確定的，還可進行同一和對立的分析。之所以這樣處理，一方面因為差異是客觀事物互相聯系轉化的一個普遍形態，是客觀存在的中介與過渡;另一方面，差異又是人們對實際情況的觀察分析受客觀條件限制，不可能徹底進行的一種反映。集對分析把確定性分析結果和不確定分析結果統一在一個同異反聯系度表達式中，便于人們對實際系統做辯證、定量和完整的分析研究。

1.4應用廣泛

集對分析既可直接用于對系統作宏觀分析，也可用于對系統作微觀分析;既適宜于簡單系統分析，也適宜于對復雜系統分析等等。

2集對分析在農業科學研究中的應用

農業的發展從原始農業~傳統農業~現代農業~未來農業(高技術農業?)，每一次發展都伴隨著科學技術的進步，特別是在當今世界人多地少的情形下，更迫切需要加快農業的發展，也更需要的新的技術和理論作指導。鑒于此，我們用一種新的系統分析方法—集對分析來重新認識農業科學，從作物栽培與作物育種兩方面進行研究。

2.1集對分析在作物栽培科學中的應用

傳統的觀點認為，作物栽培學是研究作物生長規律及其與外界環境條件的關系，以及探討作物高產、優質、高效率、低成本生產理論和措施的一門技術科學。現在看來，用這種觀點指導農業栽培科學是遠遠不夠的，是落后于形勢發展需要的。當今世界正面臨著人口與環境問題的嚴重挑戰。人口膨脹、土地沙漠化、土壤流失、森林銳減、水資源危機、物種滅絕、溫室效應加劇、臭氧層遭到破壞、酸雨污染、有毒化學品污染以及垃圾成災等，嚴重地危及到人類的生存。作為一個人口眾多的發展中國家，我國的形勢更為嚴峻。據有關資料表明，我國目前每年凈增人口1500一1700萬，而耕地卻以每年46.7萬hmZ的速度減少。黃河、長江每年的輸沙量達20億t，相當于40萬hm“表層沃土，還有黃土高原侵蝕面積達43萬kmZ，南方紅澳侵蝕面積也達40萬kmZ以上.水資原危機更為尖銳。地球上的水雖然很多，但可供人類使用的淡水僅占全球總水量的0.635%，而且這些水有一半深藏地下，真正流于河川、湖泊的淡水只占0.17%，加之世界性的毀壞森林和生態平衡的破壞，水荒正在威脅著地球上的人和植物。而所有這些，都與農業生產不合理的耕作、施肥、灌溉及農藥的施用有密切的關系。因此，作物栽培科學不可能再局限于一個狹小的圈子里，僅僅盯在“高產、優質、高效率、低成本”的作物生產上.而要把防止公害、保護人類賴以生存的環境和大幅度節約農業用水與大幅度提高農作物單位面積產量和勞動生產率放在同等重要的地位。這就要求我們必須用新的觀點、方法和理論認識作物栽培科學，指導作物栽培。

集對分析是對問題展開的全面分析，它不僅要研究作物的高產、優質、高效，還要把作物與環境和人作為一個系統來加以研究，既研究它們的同一性(作物、人與環境都處于一種協調有序的優化狀態)，又研究它們之間的對立性(作物、人與環境之間相互排斥、對立，如施用農藥對作物有利，但對人有害，同時又污染環境;而不施用農藥防治病蟲害則影響牟物的生長發育)，還要研究它們間的差異性(這是一個不確定因子，不可根據研究情況取不同的值。在研究中我們除了確定同一度、差異度、對立度的大小外，主要目的就是‘值，并在中實踐采取措施促使差異性向同一性轉化。如利用生物防治病蟲害與用化學方法防治病蟲害，其差異性就不同。前者趨向于人、作物、環境的協調統一，即“增益”效應;后者則對這一系統有“懲罰”作用)，同時，建立數學模型:一是預測預報這一系統的發展變化;二是對系統的發展做出決策，并且整個過程都可由微機操作。因此，利用集對分析理論與方法可以有效地實現作物栽培科學現代化;全部技術整體化、規范化、模型化;手段現代化、自動化;技術成果商品化。

2.1.1作物平衡施肥機理的研究。作物栽培的根本任務在于獲得更多、更好(品質好且無公害)的糧食，最大限度地降低生產成本(包括節約用水)和減少對環境的污染。而施肥又是作物栽培中最基本的措施，平衡施肥是作物栽培科學化的立足點.但如何才能做到平衡施肥，平衡施肥的機理何在?基于這一目的，我們必須建立相應的模型:一是作物生產系統控制模型，即宏觀控制模型;二是作物養分動態模型，即微觀控制模型，將宏觀與微觀結合起來，既研究輸入(能量、物質等)與翰出(農產品、地力下降、水土流失等)的辯證關系，又研究輸入信息的轉化過程，同時考慮系統與環境的內在聯系，促使“黑箱”向“白箱”轉化，在此基礎上去揭示平衡施肥的機理。利用集對分析思想，我們首先對作物生產系統的組成要素:氣候要素、土壤肥力要素、單項技術要素、物質生產與產量要素兩兩進行分析，建立起每個集對的同異及聯系度

表達式，然后，借助于一定的系統建模方法和一系列數學運算建立起作物生產系統的宏觀控制模型.說明:一年以360天計算，以每天這四個要素的變化為特征，共得到360個特征，在比較這3的個特征的相同、對立與差異的基礎上建立上述模型。因此，該模型精度很高、準確度很大.由它控制的作物生產系統能最大限度地發揮系統特有的功能，避免不必要的損失。其次.我們建立作物11種養分(N、P、K、ea、Mg、Fe、入，n、eu、zn、s、B_)的動態模型:.說明:在計算n種元素的養分指數基礎上，把每兩種營養元素對產量影響的同一性、對立性、差異性的實測值伍，、百，‘、忿，，，)與標準值(E扭、E。’、E。，，)相比較，建立上述模型，c•I一表示養分動態模型中兩種養分之比的變異系數。該模型全面反映了作物在環境條件和栽培措施綜合作用下養分的動態變化，它可以預測作物在任何生長階段任何部位的養分狀況，并且可以不受天氣和地域變化的影響，因此，用它控制作物的生長發育，既具有很高的精確度，又能最大限度地克服施肥的盲目性。

有了(3)和(4)兩個模型，我們不難深入認識平衡施肥。從宏觀上看，它是作物生產系統穩定、協調有序，即作物的輸入、輸出及處理過程處于一種優化狀態，也就是(3)中的‘’61/6工5./360趨于最大(為1)，1/6工F，/360云.，牽1‘.~1起“增益”作用;從微觀上看，它是作物養分在動態中的平衡，即(4)中的同一度與對立度之比趨向于無窮大，差異部分中有絕大部分屬于同一性質的，也就是說，我們對“黑箱”有了深層的了解和更清楚的認識，能實現它向“白箱”轉化。

2.1.2改革種植制度.在作物栽培中，連作是最忌諱的種植方式，而輪作、間作、套種又必須考慮作物間的互作，否則，作物很難高產，并且病蟲害也大.因此，在種植制度中，選擇適宜的作物是頭等重要工作。在間作、套種時，原則上是選擇生態適應性大同小異的作物，而在適應的程度上或項目上有所差異，這樣才能夠生長在一起而又能各取所儒，取長補短，充分利用環境資源，并且對病蟲害有抑制作用。如果大不相同，也就是大異或相反，則它們根本不能種在一起。如果沒有差異，兩種(或兩種以上)作物互相爭奪環境條件和自然資源，都沒有單獨生長的好，也就沒有必要進行間作套種了。所以，利用同、異、把優化組合原理選擇作物既具有全面性，又能充分發揮每種作物的生長優勢。首先，我們對間作套種的作物從生態適應性(光、熱、水、肥、氣、病害、蟲害、草害、鼠兔為害、風)方面分析它們間的相同、不同和差異;其次，建立這幾種作物的同異反聯系式，用聯系式直接指導作物種植。如兩種作物的生態適應性有六項相同、兩項不同、兩項有差異，則這兩種作物可以實行間作套種。

如果有兩項相同、六項不同、兩項有差異，顯然這兩種作物不能種在一起。需要說明的是，有時兩種作物的生態適應性僅有一項不同，就不能間種在一起。如水生作物與旱生作物，但輪作是可以的。

2.13農產品質量評定。在經濟領域中，對工業產品特別是醫藥、食品以及高新技術產品，要求較高，質量規定較多，檢測儀器和技術較為嚴格和精細.然而，農產品是生活資料和最初原料，如糧食、皮棉等。相對而言，農產品質量的評定比較粗放，如甘薯、蘿卜和甜菜等都不分等級出售。即使某些經濟價值較高的產品，如煙葉、皮棉、芝麻等也只是粗略地檢驗分級。這種情況根本不適應市場經濟發展的需要。因此，利用集對分析理論中的同異反聚類分析原量，可以比較客觀地對農產品質量作出評定.首先應對每一種農產品的性狀充分展開分析，搞清楚哪些性狀不會變化，哪些性狀變化不大，哪些住狀變化很大.在此基礎上建立每一種農產品的同異反聯系式，利用聯系式評定農產品質量，既全面，又客觀。

2.14土地評定。土地是作物生長的基礎.土地的好壞對于農產品的產量和質量至關重要。評定土地質量的項目甚多，而主要有土奧質地、土奧酸堿度、坡度、平整度、水分、土壤羊分、土集微生物和有害物質含量等。利用集對分析的同異反系統辯識原理對土地進行識別分級，確定哪類土類適合種植哪些作物而絕對不能種植哪類作物，哪些土集經過改良可以種植一些作物.經過這樣的分級，既能客觀地對土地性胎作出評價，又能有目的地種植作物，充分發揮地力.集對分析在作物栽培中有很大的應用價值，有待于更多的農業科學工作者從事這方面的研究，提出一些具體的量化指標，以便指導農業生產。

2.2集對分析在作物育種上的應用

育種是基礎，栽培是條件，育種科學的發展直接影響著栽培科學的發展。但常規育種已不適應市場經濟的要求，而應該從資源的搜集整理分類，利用生物技術和集對分析的全面性思想選育高產、優質、多抗的優良品種。如利用組織培養選育新品種，首先應對被培材料作充分的調查，然后選擇最適宜的培養基:一是適宜培養材料脫分化及分化成苗;二是經過培養.原材料應有很多優良變異，兩者缺一不可。因此，必須對材料與培養基之間的關系進行全面分析，分析培養基中的哪些激素適合該材料，哪些不適合該材料，哪些單獨使用不適合而合用時則既促進材料分化，又能使它產生優良變異.

3結語

集對分析作為一種新的系統方法，有很廣闊的應用前景，在農業科學研究中的應用才剛剛開始，難免有很多不足，需要從事農業科學的工作者在理論上深入研究，在應用上大力推廣。

作者：周澤朱典云楊燕     單位：四川省達川地區農科所