基于灰色預(yù)測模型GM淵1袁1冤的陜西省農(nóng)用殘膜回收補(bǔ)貼分析與預(yù)測

相立賓，王 靜，胡廣銀

（西北農(nóng)林科技大學(xué)，陜西 楊凌 712100）

環(huán)境問題不僅影響人類自身的健康，對未來的經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展也具有重大的影響。隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們對環(huán)境問題愈來愈重視。農(nóng)業(yè)作為我國經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)環(huán)境的優(yōu)劣直接影響國民的健康，農(nóng)業(yè)農(nóng)村的可持續(xù)發(fā)展。黨的十八大報(bào)告中將生態(tài)文明建設(shè)列入“五位一體”新布局并納入黨章，十九大報(bào)告中提出鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，農(nóng)村的發(fā)展勢必要走合理的生態(tài)方式。在供給側(cè)改革背景下發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)，對農(nóng)業(yè)環(huán)境的改善具有重要意義[1]。在我國的干旱半干旱、寒冷地區(qū)農(nóng)用塑料對當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)做出了重要的貢獻(xiàn)。由于農(nóng)膜可以保持土壤溫度、存蓄水分和維護(hù)土壤結(jié)構(gòu)，并可以防備病蟲侵襲作物和某些微生物引起的病害，進(jìn)而促進(jìn)植物的生長[2]，在我國的西北地區(qū)具有很強(qiáng)的針對性和適用性[3]，農(nóng)膜在該地區(qū)廣受歡迎，但是由于農(nóng)膜回收利用發(fā)展滯后，一度導(dǎo)致農(nóng)田“白色污染”加劇[4]。實(shí)現(xiàn)農(nóng)膜的“使用—回收—加工—再利用”的良性循環(huán)，促進(jìn)農(nóng)田環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，已成為當(dāng)前一項(xiàng)刻不容緩的工作[5]。有效降低農(nóng)膜污染的方法分別為回收后加工再利用和推行可控降解地膜，就目前的形勢而言，回收加工再利用是最好的選擇[6]。農(nóng)膜回收補(bǔ)貼政策是對農(nóng)民有益的事情[7，8]。陜西省從最初的“白色革命”發(fā)展到現(xiàn)在的“白色污染”[9]，地膜對陜西省農(nóng)業(yè)發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)的同時(shí)，帶來了嚴(yán)重的環(huán)境問題。目前該省地膜使用量平均為2萬t/a，覆蓋面積達(dá)到40萬hm2，劉艷霞[12]研究表明，當(dāng)土壤中殘膜含量達(dá)到58.5kg/hm2時(shí)，玉米、小麥、大豆、蔬菜的減產(chǎn)率分別為17%、13%、7%和37%。

陜西省農(nóng)業(yè)在西北地區(qū)具有示范帶動作用，在該區(qū)進(jìn)行農(nóng)用地膜回收研究具有現(xiàn)實(shí)意義。通過構(gòu)建GM（1，1）預(yù)測模型，對陜西省地膜使用量進(jìn)行預(yù)測，并結(jié)合實(shí)際回收效率分析殘膜的回收成本，旨為政府制定地膜回收補(bǔ)貼政策提供參考。

1 GM（1，1）模型的建立

GM（1，1）模型是灰色模型中預(yù)測單個(gè)變量、一階微分的模型。主要研究對象是處于離散狀態(tài)的灰色元素之間的動態(tài)演進(jìn)規(guī)律，預(yù)期其趨勢，協(xié)調(diào)因素的動態(tài)關(guān)系。由于農(nóng)用地膜在使用過程中，地膜種類、應(yīng)用對象等信息是已知的，而地膜回收狀況等信息是不確定的，同時(shí)受到多方面因素的影響，地膜作物的生長也存在不確定性，所以適用GM（1，1）模型。

（1）研究對象的歷史數(shù)據(jù)為數(shù)列X(0)。

由于歷史數(shù)據(jù)多具有隨機(jī)性和無規(guī)律性，因此，不能直接使用。故通過累加計(jì)算將初始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為規(guī)律性較強(qiáng)的遞增數(shù)列X(1)，加以使用。

其中，X(1)（k）=∑kt=1X(0)（t）；k=1，2，……，n。

（2）對數(shù)列X(0)進(jìn)行光滑檢驗(yàn)，并檢驗(yàn)數(shù)列X(1)的準(zhǔn)指數(shù)規(guī)律滿足情況。

（3） 構(gòu)建 GM（1，1）模型。

對于一次累加生成序列X(1)（k），可得微積分方程：

即灰色預(yù)測模型為：

發(fā)展系數(shù)a反映了預(yù)測的發(fā)展趨勢。當(dāng)-a＜0.3時(shí)，適合中長期預(yù)測；當(dāng)0.3＜-a＜0.5時(shí)，適合短期預(yù)測；當(dāng)0.5＜-a＜1.0時(shí)，適合采用GM（1，1）改進(jìn)的模型；當(dāng)-a＞1.0時(shí)，灰色模型不適用。作用量u反映數(shù)據(jù)之間的變化關(guān)系。

2 陜西省地膜預(yù)測模型的構(gòu)建與使用量預(yù)測

2.1 構(gòu)建陜西省地膜預(yù)測模型

收集陜西省地膜使用量的數(shù)據(jù)（2009～2015年），對陜西地膜使用建立灰色（1，1）模型：

當(dāng)k＞3時(shí)，P（k）＜0.5，光滑條件成立；啄(1)（k）∈［1，1.5］，&=0.5，滿足準(zhǔn)指數(shù)規(guī)律。所以，可以建立GM （1，1） 模型。

帶入微積分方程，可得預(yù)測模型：

X(1)（t+1）=804 411.6e0.024t+782 965.625-a（0.024）＜0.3，適合中長期預(yù)測。

2.2 模型檢驗(yàn)與誤差分析

本文灰色模型使用殘差檢驗(yàn)和后驗(yàn)差檢驗(yàn)來保證模型的精度良好。

2.2.1 殘差檢驗(yàn)計(jì)算公式為ε(0)（k）=x(0)（k）-x贊(0)（k）。其中，x贊(0)（k）是由GM（1，1）模型計(jì)算得的x贊(1)（k）累減生成的時(shí)間序列。

對陜西省2009～2015年地膜使用量實(shí)際值與預(yù)測值進(jìn)行對比，結(jié)果（表1）顯示，Δ（k）均＜5%。表明該GM（1，1）預(yù)測模型擬合程度較好。

2.2.3 后驗(yàn)差檢驗(yàn) 運(yùn)用C、P進(jìn)行驗(yàn)差檢驗(yàn)（表2），確定模型的精度。

根據(jù)預(yù)測模型求得的預(yù)測值進(jìn)行計(jì)算：

表1 2009耀2015年陜西省地膜使用量實(shí)際值與預(yù)測值的對比Table 1 Comparison between actual value and forecasted value of agricultural film amount in Shaanxi from 2009 to 2015

表2 預(yù)測精度等級Table 2 Forecasted accuracy class

0.674 5S1=12 947.01，P=1。陜西地膜GM（1，1）預(yù)測模型是可靠的，且精度為1級。

2.3 陜西省農(nóng)用地膜使用量預(yù)測

通過以上模型，對陜西省2017～2021年農(nóng)用地膜的使用量進(jìn)行預(yù)測，結(jié)果（圖1）顯示，該省農(nóng)用地膜使用量將在未來幾年呈持續(xù)快速上升趨勢。

圖1 陜西省2017耀2021年農(nóng)用地膜使用量預(yù)測Fig.1 Forecast of use amount of agricultural film in Shaanxi from 2017 to 2021

3 回收補(bǔ)貼分析

實(shí)際調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，回收1 t農(nóng)用地膜的人工成本為8 292.5元/t，機(jī)械成本為2 421.4元/t；而廢舊地膜出售價(jià)格僅為1 000元/t左右，是制約農(nóng)戶農(nóng)用地膜回收工作順利進(jìn)行的主要因素。換言之，政府農(nóng)用地膜補(bǔ)貼金額至少達(dá)到1 500元/t才能抵消回收成本。農(nóng)用地膜補(bǔ)貼方式可采取以下3種途徑實(shí)現(xiàn)。

（1）設(shè)立回收點(diǎn)，補(bǔ)貼給農(nóng)民。農(nóng)民是農(nóng)用地膜的使用者，直接補(bǔ)貼給農(nóng)民，刻意充分調(diào)動他們回收地膜的積極性。

（2）補(bǔ)貼給地膜收購者。殘膜收購者能夠把殘膜流通到回收企業(yè)，解決殘膜回收去向問題。

（3）補(bǔ)貼給地膜再利用企業(yè)。通過對地膜再利用企業(yè)的補(bǔ)貼，用效降低再利用地膜的價(jià)格，讓更多的農(nóng)民接受再利用地膜。

4 結(jié)論

地膜覆蓋栽培作為一項(xiàng)重要的農(nóng)業(yè)技術(shù)，將有利于農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)增收，推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程。殘膜回收是土壤的可持續(xù)利用的前提，是地膜覆蓋栽培技術(shù)持續(xù)發(fā)展的重要措施，對于地膜回收工作的開展，要從以下幾個(gè)方面著手：（1）增強(qiáng)農(nóng)戶環(huán)保意識，在地膜的使用和回收中，加強(qiáng)環(huán)保觀念，盡量保持地膜的完整性，實(shí)現(xiàn)地膜的一膜多用；（2）加強(qiáng)引導(dǎo)與扶持，鼓勵(lì)農(nóng)民從事地膜回收工作，進(jìn)行補(bǔ)貼獎(jiǎng)勵(lì)，激發(fā)愛護(hù)農(nóng)業(yè)環(huán)境的積極性；（3）地膜再利用企業(yè)應(yīng)該普及地膜回收標(biāo)準(zhǔn)，與地膜使用量大的地區(qū)進(jìn)行合作，減少地膜回收成本。（4）加強(qiáng)農(nóng)戶—政府—企業(yè)合作，建立“生產(chǎn)—使用—回收—再利用”的良性循環(huán)系統(tǒng)，減少環(huán)境污染。

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