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真菌培养基 摘 要 “真菌培养基问题”数学模型是通过培养基中的泥浆（粘接剂）、绿菜叶、纸片的比例来探讨如何有效的提高真菌培养物把混合物生成肥料的速率，如何在更节省资源及最短时间内完全生成肥料。由于泥浆、绿菜叶、纸片对真菌的繁殖速率的影响，所以我们利用数学知识及联系实际，作出相应的解答与处理。 该模型是真菌或土壤细菌，在常温培养箱中吸收及分解吃剩食物生产出肥料的模型。泥浆是细粘土与水的混合物，它的作用是使水分不容易从中通过，使具有保肥、保水的特性，并且泥浆能为真菌提供少量的镁，铁，钠，钾和钙。绿叶菜能为真菌提供氧气，且能够提供少量的糖分及蛋白质。而纸片能够吸收水分，吸收过多的湿气。 对于该模型问题，我们建立两种模型。一种模型是指在一定的食物残渣的基础上，将泥浆、绿菜叶、纸片设为自变量，完全生成肥料的天数为因变量。故先将泥浆、绿菜叶、纸片进行数据拟合，再使与生成天数进行数据拟合。另一种模型是将食物残渣设为自变量[x]，泥浆设为函数[f(x)]，绿菜叶设为函数[g(x)]，纸片设为函数[h(x)]，完全生成肥料的天数[T(x)]则由这三个函数决定。 对于问题一：我们分析拟合的数据得到，前8组没有加入纸片的数据图形知，绿菜叶与泥浆呈线性关系，而绿菜叶和泥浆拟合的数据再与肥料完全生成日期也呈线性关系；后4组加入纸片的的数据分析可知，无论多少的纸片加入，会延长完全生成肥料的天数。由前文知，泥浆、绿菜叶、纸片过多也不会对真菌生成肥料的速率造成影响。但由于资源的最优化使用，泥浆、绿菜叶和纸片也不能过多，这样会造成资源的浪费，不符合当前可持续发展战略。 对于问题二：因为该真菌培养基的问题与堆肥法非常相像，根据我们对于第一问的分析与解答，更是证实我们的这一点，所以我们建议餐厅经理可以仿照堆肥法从环保、节约和提高效率的方面，实施利用真菌生产废料。控制环境温度在一个适应真菌生长的恒温下，尽量防止外界与箱内之间的热扩散。混合、搅拌反应物，有助于提高生产废料的速率，至少每隔一天，搅拌一次。尽量投放多的绿菜叶，使箱内氧气充足。改变混合物成分，建议多投放果皮核、玉米梗等多纤维植物，可加速分解。改善在环境尽量在生产发酵过程中不会发出臭味，计算并且最大化利用好占地空间面积，剔除动物骨头及其他非食物残渣。 是指用于处理有机垃圾。其原理是利用微生物对垃圾中的有机物进行代谢分解，在高温下进行无害化处理，并能产生有机肥料。存放实验品的箱子中有相对一样的剩余空间。7-10月和4-6月中，气温空气湿度等天气方面没有很大的变化，分别可设为a、b。混合物充分混合假设真菌培养物土壤细菌的活性一定且同类相等。得到图3—1： 经过多次采用不同方法拟合，发现当多次项系数越大时，虽然拟合程度和好，但是更不好进行数据比较。所以当我们采用二次项系数时，拟合程度也很高，比较符合实际，是呈正比关系，验证了当初的假设。 然后我们再将绿菜叶与泥浆的比值（y/x）与完全生成肥料的天数在MALTAB进行数据拟合。 得到图3—2： 其图像经过多种方式拟合可知，其经二次函数拟合的逼近程度最好。分析图像可知，（绿菜叶质量 / 泥浆质量）与完全生成肥料的天数也是呈线性关系的。但通过放大图3—2,我们发现Z与D并不是呈正比关系的。当绿菜叶与泥浆质量比值增大到一定量时，完全生成肥料的天数会增多；当绿菜叶与泥浆质量比值增大到更大的时候，这时天数和比值不大时差不多。 以上均是2010年7月至10月的真菌培养基生成肥料的模型。而对于2011年4月至6月的实验模型，加入了纸张。但比较从第9组数据和第12组数据，不管纸张怎么样变化，绿菜叶和泥浆的量怎样，完全生成肥料的天数都是49天，比2010年7 月至10月完全生成天数。可知纸张对真菌完全生成肥料的天数是延长的。 3.1.4.模型求解： 由以上程序可知，真菌培养基中混合物的泥浆和绿菜叶之间的关系有： y=0.34x+6.296; 真菌培养基中混合物的绿菜叶与泥浆的比值与完全生成肥料的天数之间的关系有： D=-14.6Z+37.82 根据以上两个式子，并参照实际，得到泥浆与绿菜叶的最优比值为2.567:1； 而纸张为0。 3.1.5.模型检验与分析 根据模型求解的情况，再次带入分析，知道在泥浆、绿菜叶和纸张的比值分别为2.567:1:0时的完全生成肥料的天数为32天。 3.2.模型二（问题一） 3.2.1.模型假设： 7-10月和4-6月中，气温空气湿度等天气方面没有很大的变化，分别可设为a、b。假设真菌培养物土壤细菌的活性一定且同类相等。存放实验品的箱子中有相对一样的剩余空间混合物充分混合2008.10 [3] 傅月华 李永 真菌培养基营养成分原理分析 彭城大学学报 第9卷总第24期，1994 [4] 堆肥法 /vi