黑龍江省糧食生產(chǎn)灰色關(guān)聯(lián)分析和預(yù)測

王晨筱，龔 敏，李 曉 (東北林業(yè)大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院，黑龍江哈爾濱150040)

黑龍江省土地條件居全國之首，是我國糧食生產(chǎn)最具發(fā)展?jié)摿Φ牡貐^(qū)，也是我國重要的商品糧基地之一［1］。糧食生產(chǎn)是保障國家發(fā)展的重要戰(zhàn)略問題，隨著我國經(jīng)濟實力的日益增強、人口數(shù)量的持續(xù)增長和消費水平的逐步提高，人們對糧食的需求量越來越大，如何實現(xiàn)黑龍江省糧食生產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展成為亟待解決的重要問題。影響某個區(qū)域糧食生產(chǎn)的因素有很多，多數(shù)學(xué)者會運用灰色關(guān)聯(lián)分析法來對這些影響因素的關(guān)聯(lián)系數(shù)進行測算，并根據(jù)測算結(jié)果進行排序［2］?；疑到y(tǒng)理論是我國學(xué)者鄧聚龍教授提出的一種研究“小樣本、貧信息”的理論，通過生成和開發(fā)部分已知信息來提取有效的信息，并對含有不確定因素的系統(tǒng)進行預(yù)測［3］。筆者在分析2005～2013年黑龍江省糧食產(chǎn)量變化趨勢的基礎(chǔ)上，運用灰色系統(tǒng)理論對影響糧食生產(chǎn)的各個因素進行關(guān)聯(lián)分析，量化了糧食產(chǎn)量與其他影響因素的關(guān)聯(lián)程度;并建立黑龍江省糧食產(chǎn)量的灰色GM(1，1)預(yù)測模型對2014～2020年的糧食產(chǎn)量進行預(yù)測，為黑龍江省制定糧食發(fā)展規(guī)劃、促進糧食生產(chǎn)穩(wěn)定增長提供參考依據(jù)。

1 灰色關(guān)聯(lián)分析與預(yù)測模型

1．1 灰色關(guān)聯(lián)分析 灰色關(guān)聯(lián)分析是灰色系統(tǒng)理論中的一個十分活躍的分支，主要根據(jù)序列曲線的幾何形狀來判斷不同序列之間的聯(lián)系是否密切［4］。該方法主要研究系統(tǒng)中各個因素隨時間變化而發(fā)生變化的過程，并根據(jù)變化的接近程度來衡量它們之間關(guān)聯(lián)性的大小，從而為系統(tǒng)分析及未來戰(zhàn)略制定提供理論基礎(chǔ)?；疑P(guān)聯(lián)分析通過比較分析每個最優(yōu)解和非最優(yōu)解之間的灰色關(guān)聯(lián)程度來找出最優(yōu)的排序?qū)ο螅?］，根據(jù)關(guān)聯(lián)度順序來描述因素間關(guān)系的強弱、大小和次序。其基本原理是:運用數(shù)學(xué)方法對各因素的數(shù)據(jù)序列進行計算，進而得到因素間的對應(yīng)關(guān)系。序列曲線的幾何形狀越接近，它們之間的灰色關(guān)聯(lián)度越大，反之越小。

灰色關(guān)聯(lián)度的計算方法與步驟如下:

(1)根據(jù)評價目的確定評價指標體系，收集評價數(shù)據(jù)，確定參考數(shù)據(jù)列。

(2)采用初值化或均值化的方法對變量序列進行無量綱化，使原始變量序列具有相同的量綱或數(shù)量級，從而保證分析結(jié)果的可靠性［7］。

(3)求絕對差值序列。絕對差值序列Δi(k)是參考數(shù)列X0(k)與比較數(shù)列 Xi(k)在 k點(k=1，2，…，n)上差的絕對值［10］:

(4)找出最大絕對差值Δmax和最小絕對差值Δmin。

(5)求灰色關(guān)聯(lián)系數(shù):

分辨系數(shù)0＜ρ＜1，該研究取 ρ=0．5。

(6)求關(guān)聯(lián)度。計算公式為:

(7)列出關(guān)聯(lián)度排序。

1．2 灰色預(yù)測模型GM(1，1)GM(1，1)模型是一階單變量微分方程模型，是一種常用的灰色預(yù)測模型，也是一種短期預(yù)測模型。自20世紀80年代由鄧聚龍教授創(chuàng)立后，已廣泛應(yīng)用于多個預(yù)測和決策系統(tǒng)中［6］，尤其適用于樣本量少、信息不明確和數(shù)據(jù)缺乏的情況?；疑A(yù)測通過建立GM(1，1)模型群，研究和預(yù)測系統(tǒng)的動態(tài)變化，掌握系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)律，并控制與調(diào)節(jié)系統(tǒng)變化的方向與速度，使之朝著期望目標發(fā)展。GM(1，1)模型的最大優(yōu)點是可以利用較少的原始數(shù)據(jù)建立準確的預(yù)測模型，其實質(zhì)是通過對原始數(shù)據(jù)的累加生成使其呈一定規(guī)律，將模型預(yù)測值作一次累減還原，并對系統(tǒng)進行預(yù)測。

灰色GM(1，1)預(yù)測模型的計算方法與步驟如下:

(1)確定原始數(shù)列。

(2)級比檢驗。只有當級比覆蓋在一定范圍內(nèi)才可以進行預(yù)測;反之，則需要將原始數(shù)列進行數(shù)列變換。

(3)數(shù)列變換。

(4)建模。對數(shù)列進行 x(0)－AGO(累加)并建立GM(1，1)模型:

式中

(5)檢驗。當平均精度大于等于90%時方可運用模型進行預(yù)測［8］。

(6)預(yù)測。用所建立的數(shù)列來建立GM(1，1)模型:

將k值代入模型GM(1，1)即可得到預(yù)測值。

2 黑龍江省糧食產(chǎn)量影響因素灰色關(guān)聯(lián)分析與預(yù)測

2．1 黑龍江省糧食產(chǎn)量影響因素的灰色關(guān)聯(lián)分析 根據(jù)黑龍江省糧食生產(chǎn)的實際情況，結(jié)合相關(guān)研究，基于對黑龍江省糧食生產(chǎn)影響因素的定性判斷，根據(jù)《黑龍江統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù)，從中選取了8個影響糧食生產(chǎn)的主要因素:X0糧食總產(chǎn)量(萬 t)，X1有效灌溉面積(萬 hm2)，X2糧食單產(chǎn)(kg/hm2)，X3化肥施用量(折純?nèi)ft)，X4農(nóng)業(yè)從業(yè)人員(萬人)，X5農(nóng)村用電量(×108kWh)，X6農(nóng)業(yè)機械總動力(萬kW)，X7糧食播種面積(×103hm2)，X8農(nóng)藥使用量(×104t)。原始數(shù)據(jù)如表1所示，令ρ=0．5，運用灰色建模軟件分析原始數(shù)據(jù)，得到黑龍江省糧食總產(chǎn)量和各主要影響因素的灰色關(guān)聯(lián)結(jié)果(表2)，排序結(jié)果為:r7＞r3＞r5＞r1＞r4＞r6＞r2＞r8。

表1 2005～2013年黑龍江省糧食總產(chǎn)量及各影響因素統(tǒng)計數(shù)據(jù)

表2 2005～2013年黑龍江省糧食總產(chǎn)量和各影響因素的灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果

由表2可知，2005～2013年黑龍江省糧食播種面積、農(nóng)藥施用量和農(nóng)村用電量對黑龍江省糧食總產(chǎn)量的影響最大，是影響糧食生產(chǎn)的重要因素，有效灌溉面積和農(nóng)業(yè)從業(yè)人員對糧食生產(chǎn)也產(chǎn)生了較大影響，而農(nóng)藥使用量對糧食生產(chǎn)的影響最小。根據(jù)表1數(shù)據(jù)可知，2005～2013年黑龍江省農(nóng)村用電量和農(nóng)業(yè)機械總動力逐年增加，農(nóng)業(yè)從業(yè)人員數(shù)量逐年減少，由此可見，提高糧食生產(chǎn)應(yīng)主要依靠技術(shù)進步和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件的改善，而不是單純地依靠勞動力進行生產(chǎn)。此外，在黑龍江省糧食生產(chǎn)過程中，農(nóng)藥與化肥的施用量逐年升高，結(jié)合我國目前的生態(tài)環(huán)境及資源利用狀況，在未來的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)戶應(yīng)該采取更為節(jié)能環(huán)保的方式，盡量減少在農(nóng)藥、化肥方面的投入量，從而達到提高耕地質(zhì)量、保護生態(tài)環(huán)境的目的。

2．2 黑龍江省糧食總產(chǎn)量GM(1，1)預(yù)測 根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)，首先建立黑龍江省糧食產(chǎn)量的GM(1，1)模型，并采用灰色建模軟件獲得2014～2020年黑龍江省糧食總產(chǎn)量的預(yù)測值(表3)。根據(jù)同樣的原理，可以求出其他影響因素的預(yù)測值。由表3可知，2014～2020年黑龍江省糧食產(chǎn)量將會持續(xù)上升，主要是受農(nóng)業(yè)機械總動力增加、農(nóng)村用電量提升以及有效灌溉面積擴大的影響。運用灰色關(guān)聯(lián)分析方法對表3中的結(jié)果再次進行計算，得到2014～2020年黑龍江省糧食總產(chǎn)量和各影響因素預(yù)測的灰色關(guān)聯(lián)度及其排序(表4)，排序結(jié)果為r'1＞r'6＞r'5＞r'3＞r'2＞r'7＞r'8＞r'4。

由表4可知，2014～2020年黑龍江省糧食總產(chǎn)量的影響因素中，有效灌溉面積將是影響糧食總產(chǎn)量最主要的因素，灰色關(guān)聯(lián)度排在第一位，為0．687 6，其次是農(nóng)村用電量(0.608 0)和農(nóng)業(yè)機械總動力(0．603 4)，而農(nóng)藥使用量和農(nóng)業(yè)從業(yè)人員數(shù)量與糧食總產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)度最小，僅為0．586 8。將表4與表2中結(jié)果進行對比，結(jié)果顯示，糧食播種面積從第1位下降到第6位，化肥施用量從第2位下降至第4位，農(nóng)業(yè)從業(yè)人員的影響從第5位下降到最后一位，而農(nóng)業(yè)機械總動力從第6位上升至第2位，表明在黑龍江省的糧食生產(chǎn)中對糧食播種面積、化肥和勞動力的依賴日益減少，而對科技水平的要求越來越高。

表3 2014～2020年黑龍江省糧食總產(chǎn)量及各影響因素預(yù)測值

表4 2014～2020年黑龍江省糧食總產(chǎn)量和各影響因素預(yù)測的灰色關(guān)聯(lián)分析

對2005～2013年黑龍江省糧食產(chǎn)量影響因素的分析結(jié)果表明，影響糧食產(chǎn)量的主要因素還是糧食播種面積和化肥施用量等常規(guī)因素，表明黑龍江省農(nóng)業(yè)發(fā)展還未完全擺脫傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)階段。結(jié)合2014～2020年糧食產(chǎn)量預(yù)測結(jié)果，將這2個時期對比分析可知，農(nóng)村用電量和化肥施用量均排在影響因素的前4位，農(nóng)業(yè)機械總動力由原來的第6位上升到第2位，有效灌溉面積由第4位上升到第1位，表明隨著農(nóng)業(yè)科技的進步，黑龍江省的農(nóng)業(yè)發(fā)展已具有一定的現(xiàn)代化水平，呈現(xiàn)出向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的跡象。

3 對策與建議

根據(jù)上述分析結(jié)果，結(jié)合黑龍江省農(nóng)業(yè)發(fā)展的實際情況，以提高黑龍江省糧食產(chǎn)量為目的，提出以下建議。

3．1 大力促進生產(chǎn)技術(shù)進步，努力提高糧食單產(chǎn) 促使糧食持續(xù)增長的最主要途徑是提高糧食單產(chǎn)。提高糧食單產(chǎn)有多種方式，包括加大科技投入、促進生產(chǎn)技術(shù)進步、引進優(yōu)質(zhì)糧食作物品種和改善糧食生產(chǎn)基本條件等。黑龍江省政府及相關(guān)部門應(yīng)大力完善現(xiàn)有農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣體系，加大對農(nóng)業(yè)科技成果的獎勵力度，并鼓勵農(nóng)戶與農(nóng)業(yè)科研院所合作，通過技術(shù)進步提高糧食單產(chǎn)。此外，分析結(jié)果表明，目前黑龍江省糧食產(chǎn)量與農(nóng)業(yè)機械總動力的相關(guān)性還不夠顯著，這表明黑龍江省糧食生產(chǎn)的現(xiàn)代化水平還有待提高。因此，在未來的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，要始終堅持推動農(nóng)業(yè)發(fā)展與時俱進，逐漸運用新設(shè)備、新技術(shù)和新方法，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

3．2 采取多種手段，發(fā)展綠色農(nóng)業(yè) 從目前來看，在黑龍江省的糧食生產(chǎn)中，化肥施用量和農(nóng)藥使用量逐年上升，這雖然會在短時間內(nèi)提高糧食產(chǎn)量，但從長期來看，過多使用農(nóng)藥、化肥不但不利于保護耕地質(zhì)量，還會污染環(huán)境，對生態(tài)造成破壞。因此，在未來可以采用推廣土地精細化管理、施用有機肥、改進灌溉技術(shù)等多種手段發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在滿足農(nóng)戶需求和市場需求的條件下向綠色、環(huán)保和科學(xué)的方向發(fā)展。

3．3 穩(wěn)定糧食播種面積，優(yōu)化糧食生產(chǎn)環(huán)境 糧食播種面積是影響糧食產(chǎn)量的重要因素，要想提高糧食產(chǎn)量，就必須完善農(nóng)村土地制度，切實保護耕地，需要政府及相關(guān)部門通過加強土地用途管制和完善耕地占用補償制度等方式穩(wěn)定糧食播種面積。同時，要優(yōu)化糧食生產(chǎn)環(huán)境，改善糧食生產(chǎn)的基本條件，通過加強農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施和農(nóng)田林網(wǎng)建設(shè)等手段提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的綜合能力，為糧食生產(chǎn)提供科學(xué)的技術(shù)支持和營造良好的生產(chǎn)環(huán)境。

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