基于灰色模型的中國甘蔗產(chǎn)業(yè)生態(tài)服務(wù)價值預(yù)測

林克濤+朱朝枝+陳如凱

摘要：在分析中國甘蔗產(chǎn)業(yè)生態(tài)服務(wù)價值的基礎(chǔ)上，采用灰色預(yù)測模型對中國甘蔗產(chǎn)業(yè)2014—2018年的生態(tài)服務(wù)價值進行預(yù)測。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，中國甘蔗產(chǎn)業(yè)生態(tài)服務(wù)價值在未來幾年仍將高速增長，其中工農(nóng)業(yè)原材料價值與社會保障價值增長較快。此外，在主要種植省份中廣西在研究區(qū)間內(nèi)增長幅度較大，廣東、海南、云南呈穩(wěn)定增長，在未來廣西對于中國甘蔗產(chǎn)業(yè)的影響也將增大。最后，2014—2018年4個甘蔗優(yōu)勢種植省份在單位面積生態(tài)服務(wù)價值上的差異不大。根據(jù)上述預(yù)測提出如下建議：對于甘蔗產(chǎn)品實行目標價政策；對甘蔗產(chǎn)業(yè)進行生態(tài)補償；改良現(xiàn)有種植技術(shù)。

關(guān)鍵詞：甘蔗；生態(tài)服務(wù)價值；灰色模型；預(yù)測

中圖分類號： F326.12

文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）04-0505-04

甘蔗是中國乃至全世界最主要的糖料作物，目前供應(yīng)中國90%以上的糖料需求，隨著中國對糖料的需求逐年增長，甘蔗產(chǎn)業(yè)對于穩(wěn)定中國糖料市場重要性日臻凸顯。中國社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，對于工農(nóng)業(yè)原料的旺盛需求，使得甘蔗產(chǎn)業(yè)也面臨越來越大的壓力。首先是經(jīng)濟發(fā)展對于從甘蔗產(chǎn)業(yè)中獲得足夠原料（蔗糖、蔗渣）的壓力，另一方面是社會對于甘蔗生態(tài)穩(wěn)定的威脅，使得關(guān)于甘蔗產(chǎn)業(yè)生態(tài)服務(wù)價值的時空變遷的研究顯得日趨重要。生態(tài)服務(wù)價值最早是在20世紀70年代被作為科學名詞提出，直至20世紀90年代中期Constanza等通過運用生態(tài)學及生態(tài)經(jīng)濟學方法對全球生態(tài)系統(tǒng)進行研究之后[1]，該學科被極大地推進，之后不同國家的研究人員逐步開始關(guān)注該領(lǐng)域。生態(tài)服務(wù)價值主要指人能夠直接或者間接從生態(tài)系統(tǒng)獲得的利益，包括對經(jīng)濟社會帶來的物質(zhì)、能量、水、空氣、廢棄物等，這些與人類社會生活緊密相關(guān)[2]。在國內(nèi)，研究人員分別以中國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)和中國區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)價值為對象進行研究[3-4]，均取得了比較顯著的成果，一定程度上推動了國內(nèi)對生態(tài)服務(wù)價值的研究?；疑Ｐ妥鳛槠渲幸环N重要的數(shù)學工具能夠克服數(shù)理分析方法中的一些缺陷，同時對于數(shù)據(jù)數(shù)量要求程度低，因此在近年的一些研究中被廣泛地運用；在一些利用灰色模型對農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的預(yù)測研究中，國內(nèi)研究人員以該模型為基礎(chǔ)分別對新疆、湘西、大慶地區(qū)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)進行研究[5-7]。

綜觀已有的生態(tài)服務(wù)價值研究與運用灰色模型的研究可以發(fā)現(xiàn)，目前還較缺乏單一農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)價值研究，也還未出現(xiàn)將預(yù)測方法與生態(tài)服務(wù)價值相結(jié)合的研究。本研究基于灰色模型對2014—2018年甘蔗產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進行預(yù)測，有利于深入了解中國甘蔗產(chǎn)業(yè)生態(tài)服務(wù)價值在未來的變化趨勢，了解各項功能未來對中國社會、環(huán)境及甘蔗產(chǎn)業(yè)的影響。針對甘蔗產(chǎn)業(yè)近年來虧損的經(jīng)營現(xiàn)狀，期望甘蔗產(chǎn)業(yè)生態(tài)服務(wù)價值的預(yù)測結(jié)果能夠成為甘蔗產(chǎn)業(yè)生態(tài)補償?shù)臄?shù)據(jù)基礎(chǔ)，以有利于甘蔗產(chǎn)業(yè)補償政策的制定；同時通過研究發(fā)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的不足，并提出甘蔗產(chǎn)業(yè)的改進措施，以更好地穩(wěn)定與提高甘蔗產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)能力與國內(nèi)糖料供應(yīng)能力。

1 中國甘蔗產(chǎn)業(yè)生態(tài)服務(wù)價值現(xiàn)狀

1.1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來源說明

本研究選取中國農(nóng)業(yè)部“十二五”規(guī)劃的中國甘蔗四大優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)（廣西、廣東、海南、云南）作為研究對象。這些區(qū)域內(nèi)甘蔗種植面積在近十幾年來占到全國甘蔗總種植面積的95%以上，對中國甘蔗總產(chǎn)量以及糖產(chǎn)量均起決定性作用。由于其他種植區(qū)域種植規(guī)模小，因此對于整個甘蔗產(chǎn)業(yè)影響較小，而四大優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)從甘蔗生態(tài)服務(wù)價值的研究上已經(jīng)可以基本上體現(xiàn)國內(nèi)整體甘蔗產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，因此本研究將其他小規(guī)模種植省份剔除出本研究范圍。

數(shù)據(jù)上采用了2005—2014年中國農(nóng)產(chǎn)品成本收益匯編中甘蔗4大優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)的甘蔗每畝主副產(chǎn)品價值、甘蔗產(chǎn)量、化肥用量、農(nóng)藥使用量、灌溉費用、農(nóng)膜使用量、農(nóng)作物畝產(chǎn)量、耕作柴油消費、單位面積用工價格等統(tǒng)計數(shù)據(jù)；甘蔗播種面積采用中國國家統(tǒng)計局2004—2013年4個研究省份的統(tǒng)計數(shù)據(jù)；降雨量數(shù)據(jù)來源于各省域氣象局網(wǎng)站。

1.2 中國甘蔗產(chǎn)業(yè)生態(tài)服務(wù)價值

1.2.1 中國甘蔗產(chǎn)業(yè)的生態(tài)服務(wù)功能 本研究通過運用Constanza所提出的指標結(jié)合中國甘蔗產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)特點和服務(wù)對象對中國甘蔗產(chǎn)業(yè)進行分析，認為中國甘蔗產(chǎn)業(yè)目前主要有六大不同的生態(tài)服務(wù)功能，即農(nóng)產(chǎn)品及工業(yè)原料來源功能、社會保障功能、碳匯功能、維持區(qū)域生態(tài)穩(wěn)定功能（該功能中包含土壤保持功能與水源涵養(yǎng)功能）、環(huán)境破壞功能、美學及旅游功能。

1.2.2 相關(guān)評價指標的計算方法 （1）工農(nóng)業(yè)原料價值來源運用單位面積工農(nóng)業(yè)產(chǎn)值與播種面積的相乘計算而來，即計算整個產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品的產(chǎn)值：Vi=A×Pi 。其中，Vi為農(nóng)產(chǎn)品及原來來源的總價值；A為生產(chǎn)面積；Pi為單位面積主副產(chǎn)品價值。

（2）在社會保障價值的研究中，由于甘蔗產(chǎn)業(yè)的從業(yè)人員具有流動性，為了研究準確，本研究采用以單位面積用工成本與種植面積的乘積而來的運算方法，即計算產(chǎn)業(yè)的總用工成本：Vj=A×Pj。其中，Vj為社會保障價總值；A為生產(chǎn)面積；Pj為單位面積上的用工價格。

（3）在碳匯價值的評價上，將王修蘭作物固碳計算方法[8]與West全碳循環(huán)法[9]相結(jié)合而來，綜合兩者方法可得式子：Vk=A×Pk×（Cd-E）。其中，A為種植面積；Cd為單位面積固碳量；E為單位面積排放量；Pk為碳匯價格[8-9]。

（4）維持區(qū)域生態(tài)功能評價涉及到2個內(nèi)容的評價，其中一方面為土壤保持功能價值評價，運用Vh=A×ΔE×Ph進行計算；另一方面為水源涵養(yǎng)價值評價，運用降水存儲法，Vw=A×J0×k×R×Pw。式中，A為生產(chǎn)面積；ΔE為減少土壤侵蝕的模數(shù)；Ph為單位質(zhì)量的土壤保持價值；J0為研究區(qū)域多年平均降雨總量；k為研究區(qū)域產(chǎn)流雨量占降雨總量的比例；R為和落地比較減少徑流的效益系數(shù)；Pw為水資源價格。

（5）環(huán)境破壞功能的價值評價主要以化肥農(nóng)藥的利用率與實際情況相結(jié)合的方法進行定量分析，將陳同斌等研究所得數(shù)據(jù)與實際生產(chǎn)情況相結(jié)合，可得化肥農(nóng)藥利用率為35%，計算式為：Vp=A×D×（1-r）。式中，A為種植面積；D為單位面積農(nóng)資總價；r為農(nóng)資產(chǎn)品的利用率[10]。

（6）維持生物多樣性價值的評價主要依照Constanza等對全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值中農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)維持生物多樣性的價值，與我國謝高地等研究得到的我國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)維持生物多樣性價值相結(jié)合得出農(nóng)田系統(tǒng)單位面積的維持生物多樣性的價值，再與面積相乘得到相應(yīng)的總價值，式子為：Vs=A×Ps，其中Vs為甘蔗生態(tài)系統(tǒng)維持生物多樣性的價值；A為種植面積；Ps為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)維持生物多樣性的價值[4，11]。

（7）在美學及旅游功能評價中，一方面，目前在美學及精神價值的評價上沒有可靠的方法，同時涉及的領(lǐng)域也有很大的不確定性；另一方面，以甘蔗為主的旅游園區(qū)形式為主的園區(qū)分布和數(shù)量較難統(tǒng)計，因此對該項指標的定量分析有相當?shù)碾y度，為了研究的準確性，本研究未對甘蔗產(chǎn)業(yè)的旅游功能進行定量分析。

1.3 中國甘蔗產(chǎn)業(yè)生態(tài)服務(wù)價值現(xiàn)狀

通過以上的方法可以計算得出，中國甘蔗產(chǎn)業(yè)2004—2013年的生態(tài)服務(wù)價值變化趨勢（表1），主要種植省份生態(tài)服務(wù)價值變化趨勢（表2）和主要種植省份單位面積生態(tài)服務(wù)價值變化趨勢（表3）。

2 灰色預(yù)測模型理論與步驟

2.1 灰色系統(tǒng)及灰色預(yù)測理論

灰色預(yù)測是指對已有系統(tǒng)行為特征的發(fā)展變化進行預(yù)測，對既含有已知信息又含有不確定信息的系統(tǒng)進行預(yù)測，也就是對在一定范圍內(nèi)變化的、與時間序列有關(guān)的灰過程進行預(yù)測，該理論自1982年由鄧聚龍教授提出后，經(jīng)過20多年的發(fā)展現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域[12]。盡管預(yù)測過程中所顯示的部分現(xiàn)象是隨機的、雜亂無章的，但畢竟大部分現(xiàn)象是有序的、有界的，因此得到的數(shù)據(jù)集合具備潛在的規(guī)律。目前使用最廣泛的灰色預(yù)測模型就是關(guān)于數(shù)列預(yù)測的一個變量、一階微分的 GM（1，1） 模型。它是指基于隨機的原始時間序列，經(jīng)按時間累加后所形成的新的時間序列呈現(xiàn)的規(guī)律可用一階線性微分方程的解來逼近。結(jié)果證明，經(jīng)階線性微分方程的解逼近所揭示的原始時間序列呈指數(shù)變化規(guī)律。

2.2 灰色預(yù)測模型預(yù)測步驟

第4步，殘差檢驗。在預(yù)測研究中所關(guān)注的主要問題是它的預(yù)測精度。在一般情況下可以計算方差比C=Sε/SX檢驗預(yù)測公式是否達到精度要求，如果C值在允許范圍內(nèi)，則可以計算預(yù)測值；如果超出范圍，則通過殘差序列{ε（0）（t）}N 分析進行修正（表4）。

3 基于灰色模型中國甘蔗生態(tài)服務(wù)價值的預(yù)測

由于中國甘蔗產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中是一個自東向西遷移的過程，到近10年中國大部分甘蔗產(chǎn)業(yè)才逐步穩(wěn)定在廣東、廣西、海南與云南4個省內(nèi)，為了研究的準確性，本研究只采納2004—2013年的數(shù)據(jù)；同時，在灰色模型的預(yù)測中，為了預(yù)測的準確性，將預(yù)測2013年之后5年即2014—2018年的數(shù)據(jù)。

通過預(yù)測可得中國甘蔗產(chǎn)業(yè)生態(tài)服務(wù)價值灰色預(yù)測檢驗指標值及等級效果（表5）、主要種植省份生態(tài)服務(wù)價值及單位面積生態(tài)服務(wù)價值中國甘蔗產(chǎn)業(yè)各生態(tài)服務(wù)價值灰色預(yù)測檢驗指標值及等級效果（表6、表7）、2014—2018年中國甘蔗生態(tài)服務(wù)價值變化趨勢（表8）、主要種植省份生態(tài)服務(wù)價值變化趨勢（表9）和主要種植省份單位面積生態(tài)服務(wù)價值（表10）。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

從各生態(tài)服務(wù)價值指標的預(yù)測效果以及各主要種植省份的整體或單位面積生態(tài)服務(wù)價值的預(yù)測效果上看均為好，由此可以判斷2014—2018年中國甘蔗產(chǎn)業(yè)生態(tài)服務(wù)價值及各省甘蔗產(chǎn)業(yè)生態(tài)服務(wù)價值的預(yù)測值較為準確、可靠，因此本研究運用中國甘蔗產(chǎn)業(yè)2014—2018年預(yù)測結(jié)果對中國甘蔗產(chǎn)業(yè)生態(tài)服務(wù)價值的變化趨勢進行分析。

2014—2018年中國甘蔗產(chǎn)業(yè)生態(tài)服務(wù)價值與其各類生態(tài)服務(wù)價值指標呈正增長趨勢，其社會保障價值增長速度最快，工農(nóng)業(yè)原料價值次之，環(huán)境負面效應(yīng)增長速度排在第3，其余3個環(huán)境正面的價值增長較為緩慢。從中可以相應(yīng)看出甘蔗產(chǎn)業(yè)未來可能面臨的3個問題：首先，由社會保障功能價值的快速增長，可以斷定甘蔗產(chǎn)業(yè)的用工成本將快速增加；其次，中國甘蔗產(chǎn)業(yè)所生產(chǎn)的糖料在將來無法滿足國內(nèi)需求，因此糖料價格大致呈上漲趨勢；最后，甘蔗產(chǎn)業(yè)對環(huán)境的破壞功能快速增長，甘蔗產(chǎn)業(yè)將面臨一系列環(huán)境問題。

在各主要甘蔗種植省份中，廣西甘蔗產(chǎn)業(yè)生態(tài)服務(wù)價值在2014—2018年增長速度最快，達8.47%；云南次之，為7.27%；廣東、海南分別為6.61%、6.21%。在2014—2018年，廣西占中國甘蔗生態(tài)服務(wù)價值的比例逐步增大，可見廣西對于中國甘蔗產(chǎn)業(yè)的意義也變得越發(fā)重要。在各甘蔗主要種植省份的單位面積生態(tài)服務(wù)價值的預(yù)測中，各省之間的單位生態(tài)服務(wù)價值的差異較小，從長遠來看也反映出各省在種植水平上可能趨于接近。

4.2 討論

當前，中國對于甘蔗產(chǎn)業(yè)的主產(chǎn)品蔗糖和副產(chǎn)品甘蔗渣的需求十分旺盛，2010年之后中國食糖消費普遍在1 350萬t以上，而劉曉雪等預(yù)測我國2015年食糖的需求將在1 600萬t左右，我國將成為世界上第二大食糖消費國[13]?；谀壳案收岙a(chǎn)業(yè)的蔗糖產(chǎn)能將出現(xiàn)供不應(yīng)求的現(xiàn)象，甘蔗主產(chǎn)品的總價值在將來幾年有可能呈上升趨勢；另外，由于中國政府及社會對環(huán)境保護的逐步重視，木質(zhì)紙漿已不被提倡，蔗渣生產(chǎn)的紙漿已在市場上廣泛運用，并且這幾年已經(jīng)出現(xiàn)供不應(yīng)求的現(xiàn)象，甘蔗渣產(chǎn)值在將來總產(chǎn)值中呈上升趨勢幾乎不可避免。當前現(xiàn)實條件主副產(chǎn)品整體價值在將來幾年增長不可避免，這與預(yù)測的工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品功能價值快速增長趨勢吻合。

甘蔗社會保障價值主要體現(xiàn)在滿足當?shù)鼐蜆I(yè)和提升農(nóng)民收入上，隨著農(nóng)民對增加收入意愿的加強，以及產(chǎn)業(yè)整體工資水平的逐年提升，使得產(chǎn)業(yè)對于社會保障的意義也將逐年放大。甘蔗產(chǎn)業(yè)對于環(huán)境的正面的服務(wù)價值于2014—2018年持續(xù)增長，增長速率保持比較穩(wěn)定的狀態(tài)，說明隨著中國甘蔗產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)置、生產(chǎn)方式的逐步完善與提升，產(chǎn)業(yè)對環(huán)境保護的正面價值也保持在一個比較穩(wěn)定的狀態(tài)。在預(yù)測時間區(qū)間內(nèi)，負面價值增長也保持一個較穩(wěn)定的速率，則可以說明其一，甘蔗產(chǎn)業(yè)在種植的方法上還有很大的改良空間；其二，各類農(nóng)藥、化肥、農(nóng)膜等價格在未來也很可能呈現(xiàn)出上漲的情況。

5 建議

5.1 對甘蔗產(chǎn)品實行目標價政策

近年來由于我國甘蔗產(chǎn)業(yè)受國外甘蔗產(chǎn)業(yè)的沖擊十分嚴重，主產(chǎn)品蔗糖的價格也波動非常劇烈，過低的蔗糖價格已嚴重影響到蔗農(nóng)蔗糖種植的積極性，甚至威脅到國內(nèi)糖料市場的安全。歐美國家的目標價政策對于穩(wěn)定農(nóng)產(chǎn)品價格的作用非常明顯，在保證甘蔗價格穩(wěn)定方面可以一定程度上借鑒歐美國家的目標價政策經(jīng)驗，通過穩(wěn)定蔗糖的價格來穩(wěn)定產(chǎn)業(yè)的收益水平，才能保證產(chǎn)業(yè)在將來穩(wěn)中有升。

5.2 對甘蔗產(chǎn)業(yè)進行生態(tài)價值的補償

通過預(yù)測可以發(fā)現(xiàn)，甘蔗產(chǎn)業(yè)對環(huán)境價值及社會保障價值在大部分年限超越了直接工農(nóng)產(chǎn)品原料價值。甘蔗產(chǎn)業(yè)目前處于虧損狀態(tài)，長期的虧損有可能導(dǎo)致整個產(chǎn)業(yè)萎縮，這必將導(dǎo)致國內(nèi)糖產(chǎn)量下降，與中國持續(xù)增長的糖料需求相悖，也將波及到中國糖料市場的穩(wěn)定。鑒于甘蔗對于工農(nóng)業(yè)原料供應(yīng)、社會穩(wěn)定、生態(tài)環(huán)境保護所作出的巨大貢獻，以及從業(yè)人員為穩(wěn)定蔗糖供應(yīng)所付出的犧牲，本研究認為應(yīng)從生態(tài)補償方面入手，以調(diào)動農(nóng)戶的積極性來更好地推動整個產(chǎn)業(yè)的良性循環(huán)。

5.3 改良現(xiàn)有種植技術(shù)

首先，加快培育新品種。鑒于目前極端氣候時間變長以及病蟲害對甘蔗的影響，應(yīng)加強對于高產(chǎn)、耐旱、耐寒、抗病蟲害等新品種的培育，以更好應(yīng)對自然災(zāi)害等所帶來的影響，保障甘蔗的產(chǎn)量。其次， 對于種植制度也應(yīng)根據(jù)實際情況進行

改良，合理化肥、農(nóng)藥等農(nóng)資的使用量，將排灌設(shè)置進行現(xiàn)代化更新。最后，就甘蔗目前機械化較低的現(xiàn)狀，也應(yīng)努力提升甘蔗產(chǎn)業(yè)整體的機械化水平，更有利于甘蔗產(chǎn)業(yè)又好又快地發(fā)展。

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