基于灰色關(guān)聯(lián)的江西省糧食生產(chǎn)與耕地保護研究

常建峰

(江西財經(jīng)大學(xué) 旅游與城市管理學(xué)院，江西 南昌330013)

糧食不僅是生存與發(fā)展的基礎(chǔ)，還是保證社會穩(wěn)定的基礎(chǔ)。耕地是糧食安全的核心，有效地保護耕地資源，有助于促進社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。江西農(nóng)業(yè)在全國占有重要地位，是建國以來全國兩個從未間斷向國家貢獻糧食的省份之一，截止2008年江西省人口占全國3.32%，位居全國第十三位，但是耕地占全國的2.32%，居全國第二十一位，人地矛盾比較突出，人多地少，以及糧食生產(chǎn)不穩(wěn)定，嚴重制約了社會經(jīng)濟的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。所以，保障糧食安全與耕地資源安全，提高耕地可持續(xù)利用水平，緩減突出的人地矛盾，是保證經(jīng)濟社會發(fā)展的基礎(chǔ)性問題。

一、灰色關(guān)聯(lián)模型的建立

鄧聚龍教授在20世紀80年代提出灰色系統(tǒng)理論和方法，已經(jīng)在社會、經(jīng)濟等各領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用?；疑到y(tǒng)理論對于小樣本、貧信息的不確定系統(tǒng)具有較好的研究，其認為一切隨機量都是在一定范圍內(nèi)、一定時段上變化的灰色量及灰色過程，對于灰色量的處理，是從無規(guī)律的原始數(shù)據(jù)中找出規(guī)律。

(一)灰色關(guān)聯(lián)度理論

灰色關(guān)聯(lián)理論是通過一定的方法理清系統(tǒng)中各因素的關(guān)系，描述系統(tǒng)在發(fā)展過程中相對變化情況，主要用關(guān)聯(lián)度來度量兩個因素之間的關(guān)聯(lián)性大小。

1.因素的數(shù)據(jù)列表示

進行關(guān)聯(lián)分析首先要指定參考的數(shù)據(jù)列，數(shù)據(jù)列是由不同時刻不同因素的值構(gòu)成。設(shè)有n個時間序列:

數(shù)據(jù)列x0即表示為:

2.原始數(shù)據(jù)的均值化

關(guān)聯(lián)度計算數(shù)列的量綱不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)就很難進行比較。為了滿足無量綱化和數(shù)列有公共交點的要求，在進行關(guān)聯(lián)系數(shù)計算之前，用均值化的方法對原始數(shù)據(jù)進行變換，使量綱為1，且有共同的起點。

3.計算層級最大差值和關(guān)聯(lián)系數(shù)

關(guān)聯(lián)性實質(zhì)上是曲線間幾何形狀的差別，因此將以曲線間插值的大小，作為關(guān)聯(lián)程度的衡量尺度［1］。k時刻的關(guān)聯(lián)系數(shù)可以由下式表示:

其中:Δij(k)=|xi(k)-xj(k)|，xi(k)為母序列，xj(k)為比較序列。ρ是分辨系數(shù)，其意義是削弱最大絕對差值太大引起的失真，提高關(guān)聯(lián)系數(shù)之間的差異顯著性，ρ∈(0，1)，一般在研究中取值為0.1。Δmax和Δmin是表示各個層級之間的最大值和最小值，由于比較序列相交故Δmin取值0，Δmax由下式表示:

4.求關(guān)聯(lián)度

由于關(guān)聯(lián)系數(shù)的信息量大，不便于進行數(shù)據(jù)比較，就通過求平均值將各時刻的關(guān)聯(lián)系數(shù)集中為一個值，其表示為:

其中N為數(shù)據(jù)的個數(shù)。

(二)灰色預(yù)測模型

灰色系統(tǒng)預(yù)測方法GM(1，1)突破了一般建模理論需要大樣本數(shù)據(jù)的局限性，對預(yù)測時間短、數(shù)據(jù)資料少、波動不大的對象較為適用［2］。根據(jù)基本理論，首先對數(shù)據(jù)序列X(0)=﹛x(0)(1)，x(0)(2)，…，x(0)(N)﹜作一次累加生成得到X(1)=﹛x(1)(1)，x(1)(2)，…，x(1)(N)﹜，其中。

其次，構(gòu)造累加矩陣B與常數(shù)項向量YN，即

二、江西省糧食產(chǎn)量與耕地面積變化關(guān)聯(lián)度分析

(一)序列指標的選取

在本文研究中，以糧食產(chǎn)量(Y1)和耕地面積(Y2)作為母序列。通過定性分析，初步選擇3組13個直接或間接影響糧食安全的指標(如下表)，組成研究的比較序列。根據(jù)灰色系統(tǒng)關(guān)聯(lián)度分析的理論，采用1987年-2009年《江西省統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù)，建立灰色關(guān)聯(lián)模型，分析這些因素對江西省一定時期內(nèi)耕地面積與糧食產(chǎn)量的影響程度。

表2-1 江西省糧食安全主要影響因素表

(二)糧食產(chǎn)量變化的關(guān)聯(lián)分析

首先對初步選擇的比較序列與糧食產(chǎn)量變化進行相關(guān)性分析和顯著性檢驗，根據(jù)檢驗結(jié)果(如表2-2)，對蔬菜播種面積、有效灌溉面積指標進行剔除，最終確定糧食產(chǎn)量的驅(qū)動因子分析指標。

表2-2 糧食產(chǎn)量與主要指標相關(guān)性系數(shù)表

整個計算過程在DPS9.5標準版軟件里進行，然后對原始數(shù)據(jù)進行均值化處理(表2-3)，求得糧食產(chǎn)品產(chǎn)量與其他因素的最大差值Δmax=4.26457，在分辨系數(shù)ρ=0.1水平下求的關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)矩陣(表2-4)。

表2-3 糧食產(chǎn)量與影響因子均值化

表2-4 糧食產(chǎn)量與主要影響因子關(guān)聯(lián)矩陣

通過以上分析我們可以看出，對糧食產(chǎn)量產(chǎn)生影響的關(guān)聯(lián)度的排序為:X10＞X2＞X6＞Y2＞X7＞X8＞X13＞X11＞X5＞X3＞X1＞X4，即通過關(guān)聯(lián)度對歷年糧食產(chǎn)量與比較序列值進行分析，對糧食產(chǎn)量產(chǎn)生影響顯著的指標主要有糧食作物播種面積、總?cè)丝凇⑥r(nóng)用化肥施用量(折純量)、耕地面積、水土流失治理面積、農(nóng)林牧漁總產(chǎn)值、當年農(nóng)業(yè)實際機耕面積、農(nóng)業(yè)機械總動力等。

糧食作物播種面積是影響糧食產(chǎn)量的首要因素。糧食作物的播種面積與糧食產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度為0.9445，其關(guān)聯(lián)性位列第一。有效地糧食播種面積才能保證糧食產(chǎn)量的逐年增加。2008年江西省糧食作物播種面積3647.4千公頃，糧食產(chǎn)品產(chǎn)量達到1883.8萬噸，創(chuàng)歷年新高。

人的需要是保證糧食安全的落腳點。人口因素對耕地面積與糧食產(chǎn)量的影響都很重要，人口的增加不僅會增加耕地與糧食的需求壓力，隨著人們生活水平的提高，還會加快城鎮(zhèn)化和非農(nóng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，增加對各類土地的需求，從而加劇糧食危機和人地矛盾。江西省2008年人均糧食產(chǎn)量426.39千克，與1987年的462.65千克相比有所下降，在有限的耕地資源條件下人口增加是引起下降的主要原因。

農(nóng)用化肥施用量、當年農(nóng)業(yè)實際機耕面積、農(nóng)業(yè)機械總動力體現(xiàn)了農(nóng)業(yè)化學(xué)化、機械化水平。糧食作物播種面積受到建設(shè)占用、災(zāi)毀、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等因素的影響，長期來看糧食的可播種面積呈遞減趨勢，要保證糧食戰(zhàn)略安全，就要提高農(nóng)地的糧食綜合生產(chǎn)能力。為了保證江西省的糧食安全，就要在有限的自然資源上提高產(chǎn)量，完善農(nóng)田水利設(shè)施，提高農(nóng)業(yè)機械化水平和規(guī)模化程度，加大財政對農(nóng)業(yè)的投入，創(chuàng)新農(nóng)業(yè)生產(chǎn)制度條件，保證糧食生產(chǎn)的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。

(三)耕地面積變化的關(guān)聯(lián)分析

同樣，首先進行相關(guān)性分析，但是由于2008、2009年耕地面積在統(tǒng)計年鑒中與之前數(shù)據(jù)變化較大，不能呈現(xiàn)出連續(xù)性，故剔除這兩年的數(shù)據(jù)后進行相關(guān)性和顯著性檢驗。根據(jù)檢驗結(jié)果(表2-5)，剔除有效灌溉面積進行關(guān)聯(lián)度分析。

表2-5 耕地面積與主要指標相關(guān)性系數(shù)表

然后對分析指標進行均值化處理(表2-6)，求得糧食產(chǎn)品產(chǎn)量與其他因素的最大差值Δmax=3.23339，在分辨系數(shù)ρ=0.1水平下求的關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)矩陣(表2-7)

表2-7 耕地面積與主要影響因子關(guān)聯(lián)矩陣

表2-6 耕地面積與影響因子均值化

根據(jù)關(guān)聯(lián)矩陣我們可以看出，對耕地面積變化影響的關(guān)聯(lián)度排序為:X10＞X2＞Y1＞X6＞X9＞X13＞X7＞X11＞X8＞X3＞X5＞X1＞X4，與耕地面積關(guān)聯(lián)關(guān)系較密切的因素主要有糧食作物播種面積、總?cè)丝?、糧食產(chǎn)量、農(nóng)用化肥施用量、蔬菜播種面積、當年農(nóng)業(yè)實際機耕面積、水土流失治理面積等。

糧食作物播種面積的大小與耕地面積變化的關(guān)聯(lián)關(guān)系最大。其原因是由耕地的用途和特性所決定的，耕地在一定時間內(nèi)不進行播種就會荒廢或者被建設(shè)占用。只有充分有效地利用有限的耕地資源，合理種植結(jié)構(gòu)，才能實現(xiàn)糧食穩(wěn)定、高產(chǎn)。

人口與耕地面積變化的關(guān)聯(lián)性較大。主要原因在于隨著經(jīng)濟社會發(fā)展，城鎮(zhèn)化與工業(yè)化的擴大，以及交通、水利等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，占用大量的耕地;其次，人口增加使農(nóng)村的宅基地需求增加，新建宅基地潛在的會占用耕地;另外，隨著人們生活水平的提高，對糧食作物的依賴度逐漸降低，對蔬菜作物、嗜好作物等的需求逐漸增加，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整引起耕地面積的減少。

江西省耕地面積與絕大部分關(guān)聯(lián)因素的關(guān)聯(lián)度大于0.5，表示耕地面積變化與影響因素比較協(xié)整。農(nóng)業(yè)機械動力和農(nóng)業(yè)實際機耕面積是反映農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平的重要指標，在關(guān)聯(lián)分析中可以看出，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化在一定程度上影響了耕地保護。另外，水土流失治理在一定程度上保護了耕地資源，農(nóng)用化肥使用可以調(diào)整耕地的肥沃程度，提高糧食產(chǎn)量，但是會對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生一定的負面影響。

通過糧食產(chǎn)量與耕地面積的影響因素分析，我們可以看出，兩者在不同情況下其相互關(guān)聯(lián)度均較高，表明糧食生產(chǎn)與耕地保護密切相關(guān)。要保證我省在一定時期內(nèi)的糧食安全戰(zhàn)略，必須要在保護一定數(shù)量耕地面積的前提下，利用科技、政策、制度等因素提高糧食生產(chǎn)能力。而糧食安全戰(zhàn)略的實施，又為保護耕地提供了制度保障，為制約地方無節(jié)制的占用耕地、加強耕地保護措施的落實提供了政策支持。

三、基于灰色數(shù)列GM(1，1)模型的耕地面積預(yù)測

(一)耕地面積預(yù)測模型

有效地耕地播種面積是保證我省糧食安全的基礎(chǔ)，本文選擇1987-2007年耕地面積數(shù)據(jù)，建立GM(1，1)模型預(yù)測到2015年和2020年耕地面積，以此分析我省糧食安全與耕地保護形勢。根據(jù)模型

(二)模型診斷與評價

通過對江西耕地面積預(yù)測模型的診斷，并作多次殘差序列的建模分析，得出C=0.4229以及P=0.9500，對模型的評價均為好;根據(jù)誤差和相對誤差的對比，可以看出擬合值與觀察值的平均相對誤差較小，模型擬合精度較高，故認為可以運用此模型進行預(yù)測。預(yù)測結(jié)果顯示:2015年耕地面積1968922.13公頃，2020年耕地面積1895825.93公頃。因此，到2020年我省耕地面積將比2007年下降11.68%，與之相對應(yīng)的是持續(xù)增長的糧食需求，我省糧食安全與耕地保護形勢的不容樂觀。

由于國家各項耕地保護措施的加強，土地開發(fā)、整理、復(fù)墾等項目對增加耕地面積起到很重要的作用，而這些項目存在周期長的特點，本文在預(yù)測中并未考慮引起耕地面積增減變動對耕地系統(tǒng)的作用，所以預(yù)測結(jié)果具有一定的局限性。

四、結(jié)論與討論

江西是農(nóng)業(yè)大省，人口眾多，人地矛盾突出，糧食生產(chǎn)穩(wěn)定性差，嚴重制約了經(jīng)濟社會的發(fā)展。非農(nóng)建設(shè)、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、災(zāi)毀、人口增長等占用大量耕地，糧食產(chǎn)量總體呈現(xiàn)增長態(tài)勢，但波動比較大。通過灰色關(guān)聯(lián)分析可以綜合得出，糧食作物播種面積、人口因素等因素對糧食產(chǎn)量影響突出，而耕地資源有限，外延式的利用方式并不能完全解決糧食安全問題。因此，政府要增加財政對農(nóng)業(yè)科技的投入，促進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機械化、電氣化水平;大力建設(shè)并改善農(nóng)田水利設(shè)施，擴大農(nóng)業(yè)有效灌溉面積，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)防災(zāi)減災(zāi)的能力;加快三農(nóng)制度改革，允許農(nóng)地在農(nóng)民之間的有條件流轉(zhuǎn)，促進農(nóng)業(yè)規(guī)?；a(chǎn);對農(nóng)民生產(chǎn)活動進行技術(shù)指導(dǎo)，提高耕地復(fù)種指數(shù)，引導(dǎo)生產(chǎn)者調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu);創(chuàng)新金融手段，加大農(nóng)業(yè)資本運作，允許民間資金對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的支持。

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