基于灰色組合模型的我國糧食生產(chǎn)影響因素差異分析

楊衛(wèi)明，李炳軍

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與管理科學(xué)學(xué)院，河南 鄭州 450002）

民以食為先，糧食對于我國這樣一個發(fā)展中的人口大國來說尤為重要。糧食生產(chǎn)是經(jīng)濟和自然再生產(chǎn)的復(fù)雜統(tǒng)一體，其生產(chǎn)過程受到的影響因素眾多且存在錯綜復(fù)雜的關(guān)系。糧食主產(chǎn)區(qū)每年為全國提供約75%的糧食，為我國糧食生產(chǎn)提供了有力保障。基于糧食安全的重要性和針對性，深入分析新形勢下我國糧食主產(chǎn)區(qū)糧食生產(chǎn)影響因素對我國糧食產(chǎn)量的穩(wěn)定增長具有重要意義。對各地影響因素的差異進行分析能因地制宜地制定政策，更有針對性地提高當?shù)丶Z食生產(chǎn)。近年來眾多學(xué)者對糧食生產(chǎn)情況及影響因素進行了研究，已有研究主要集中在兩個方面。一方面是對糧食生產(chǎn)區(qū)域?qū)用娴难芯俊Ｈ缬醒芯可钊敕治隽怂拇ㄊ。?］、湖北?。?］、河南?。?］、浙江?。?］和山東省［5］耕地、勞動力、氣候變化、自然災(zāi)害等因素對糧食產(chǎn)量的影響程度；也有研究對我國［6］、河北?。?］、河南?。?］和遼寧?。?］糧食生產(chǎn)能力的影響因素耕地、勞動力、農(nóng)業(yè)機械、有效灌溉率等進行了研究；聶英等［10］對東北地區(qū)改革開放以來糧食生產(chǎn)過程中糧食受災(zāi)面積、播種面積、化肥使用量等主要影響因素的作用及強度進行了研究。另一方面是對糧食產(chǎn)量影響因素的研究。范東君［11］、程名望等［12］運用數(shù)量模型對勞動力轉(zhuǎn)移（流出）與糧食產(chǎn)量之間的關(guān)系進行了實證分析，分別得出兩者之間呈現(xiàn)正相關(guān)、負相關(guān)的結(jié)論；房麗萍等［13］研究認為，化肥對糧食增產(chǎn)的彈性和貢獻率略有下降，盲目施肥現(xiàn)象突出；史常亮等［14］對我國3種主要糧食作物生產(chǎn)中的化肥過量施用程度進行測算，并實證分析造成化肥施用過量的原因。

圖1 我國糧食主產(chǎn)區(qū)糧食產(chǎn)量空間分布

圖2 我國糧食主產(chǎn)區(qū)糧食播種面積空間分布

當前對糧食生產(chǎn)影響因素的研究已取得了眾多有價值的成果，但仍存在一些局限性：一是現(xiàn)有大多數(shù)研究立足于單一變量與糧食產(chǎn)量的關(guān)系，未考慮其他變量的影響，因而難以保證結(jié)果的可靠性；二是研究多基于一省或者局部地區(qū)或全國的時間序列數(shù)據(jù)，少有對我國多省域影響因素進行對比分析，從而導(dǎo)致樣本量較少，不能反映和比較各個地區(qū)影響因素的差異。另外由于糧食生產(chǎn)過程中受到區(qū)域人文政策的影響，導(dǎo)致糧食生產(chǎn)數(shù)據(jù)的灰色性難以獲取，而灰色系統(tǒng)的方法具有能充分利用“小數(shù)據(jù)、貧信息”的特點，使計算結(jié)果更接近實際。因此本文以我國糧食主產(chǎn)省糧食生產(chǎn)為研究對象，以2009—2016各省糧食產(chǎn)量及影響因素為研究樣本數(shù)據(jù)，運用經(jīng)過GM（1，1）處理后的數(shù)據(jù)進行灰色關(guān)聯(lián)分析，得出各糧食主產(chǎn)省的糧食生產(chǎn)影響因素差異性。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究采用的數(shù)據(jù)為2009—2016年我國糧食主產(chǎn)區(qū)13個省份關(guān)于糧食生產(chǎn)及相關(guān)影響因素的數(shù)據(jù)。相關(guān)數(shù)據(jù)主要來源于歷年《中國統(tǒng)計年鑒》、《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》及《改革開放三十年農(nóng)村資料匯編》，部分數(shù)據(jù)基于統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)計算得出。

1.2 變量說明

通常影響糧食產(chǎn)量的因素可以分為單位面積產(chǎn)量、播種面積和成災(zāi)面積等變量，而單產(chǎn)受到包括勞動投入、化肥投入、灌溉面積以及機械投入等因素影響，同時根據(jù)經(jīng)濟學(xué)知識，參考已有的研究文獻［15-17］以及考慮價格因素等，本研究盡量選擇可測量查閱指標。系統(tǒng)因素為糧食主產(chǎn)區(qū)各省糧食總產(chǎn)量?？紤]到當前缺乏單獨針對糧食的要素總量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，本研究采用多數(shù)文獻所使用的權(quán)重系數(shù)法，將廣義農(nóng)業(yè)中用于糧食生產(chǎn)的要素投入剝離出來，所選取的11種影響因素指標如表1所示。

1.3 研究方法

1.3.1 GM（1，1）預(yù)測模型 GM（1，1）模型是灰色系統(tǒng)理論重要的分支，它基于有限的數(shù)據(jù)可以挖掘出新信息并通過模型來表達研究對象的變化趨勢和基本規(guī)律。由于其適合于很多不確定、貧信息的數(shù)據(jù)建模，在很多方面得到了廣泛應(yīng)用［15，18-20］。GM（1，1）模型的建模機理如下：

設(shè)系統(tǒng)行為特征序列的觀測值為

X(1)為X(0)的1-AGO序列，

Z(1)為X(1)的緊鄰均值生成序列，

表1 糧食生產(chǎn)影響因素指標

其中，

GM（1，1）模型的基本形式為：

式中，a為發(fā)展系數(shù)，b為灰色作用量。

式中，

時間響應(yīng)序列為：

還原值為：

1.3.2 灰色關(guān)聯(lián)分析模型 灰色關(guān)聯(lián)分析是對一個系統(tǒng)發(fā)展變化態(tài)勢進行定量描述和比較的方法，其基本思想是通過確定參考數(shù)列和若干個比較數(shù)列的幾何形狀相似程度來判斷其聯(lián)系是否密切，反映了曲線間的關(guān)聯(lián)程度?；疑P(guān)聯(lián)分析方法步驟如下［15，18-20］：

（1）確定分析序列。設(shè)系統(tǒng)行為特征序列為：

影響因素序列為：

（2）無量綱化處理原始數(shù)據(jù)。初始化后的行為特征為：

初始化后的影響因素序列為：

（3）計算序列差。序列差計算公式為：

由時間響應(yīng)序列所求得的絕對差矩陣中的最大數(shù)和最小數(shù)分別為最大值和最小值，分別記為：

（4）求灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)?；疑P(guān)聯(lián)系數(shù)計算公式：

（5）求灰色關(guān)聯(lián)度?；疑P(guān)聯(lián)度計算公式為：

式中，γ0i是比較序列xi對參考序列x0的關(guān)聯(lián)度，揭示它們的關(guān)聯(lián)程度，γ0i越大，它們的關(guān)聯(lián)程度越大，反之亦然。

1.3.3 灰色組合模型 為克服模型預(yù)測過成功隨機波動因素的干擾，本研究克服傳統(tǒng)單一模型的缺陷，首先運用灰色GM（1，1）模型對各指標原始數(shù)據(jù)進行模擬消除擾動因素影響，然后用所得的模擬數(shù)據(jù)計算灰色關(guān)聯(lián)度。該方法消除了數(shù)據(jù)的隨機波動和誤差，可使灰色關(guān)聯(lián)的結(jié)果更加合理。

2 糧食主產(chǎn)省糧食生產(chǎn)影響因素的區(qū)域差異分析

2.1 我國糧食主產(chǎn)省糧食生產(chǎn)現(xiàn)狀

我國糧食主產(chǎn)區(qū)包括東北（黑、吉、遼）三省，黃淮海（冀、魯、豫）三省，長江中下游（贛、蘇、皖、湘、鄂）五省及內(nèi)蒙古、四川共13個省。對我國糧食主產(chǎn)區(qū)2012—2016年糧食產(chǎn)量及糧食播種面積均值進行繪圖，糧食主產(chǎn)區(qū)近5年來糧食產(chǎn)量和糧食播種面積的空間分布如圖1（封三）和圖2（封三）所示。

由圖1、2可知，我國糧食產(chǎn)量最多的前3個省分別為黑龍江、山東和河南；幾大區(qū)域中，東北三省的黑龍江，黃淮海的山東、河南，長江中下游區(qū)域中的江蘇，糧食產(chǎn)量最多。在糧食作物播種面積中，排在前3位的仍是黑龍江、河南和山東；從幾大區(qū)域來看，在東北三省中，播種面積最大的是黑龍江，在黃淮海區(qū)域中，播種面積最大的是河南和山東，在長江中下游地區(qū)，安徽的播種面積最大。這與各地區(qū)的地形地貌有很大關(guān)系。

2.2 基于灰色組合模型的糧食主產(chǎn)省糧食生產(chǎn)影響因素的灰色關(guān)聯(lián)分析

根據(jù)糧食生產(chǎn)影響因素指標的確定及組合的關(guān)聯(lián)分析方法，計算得出糧食主產(chǎn)區(qū)各影響因素與糧食產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)度（表2）及排序情況（表3）。

從表2、表3可以看出，主產(chǎn)區(qū)各省由于生產(chǎn)資料資源生產(chǎn)技術(shù)的不同，不同影響因素對產(chǎn)量的影響程度有所不同。但地理上相鄰省份由于地理環(huán)境、資源的類似，其影響因素會有不同程度的相似。如黑吉遼三省的糧食生產(chǎn)影響因素中，處在前幾名的均有農(nóng)業(yè)機械總動力、糧食作物播種面積和糧食作物單產(chǎn)。東北三省地區(qū)的區(qū)域優(yōu)勢和土地資源優(yōu)勢表現(xiàn)明顯，不僅土地肥沃，且地廣人稀，加之土地平坦，耕作成本較低，更適合大規(guī)模的機械化生產(chǎn)，因而農(nóng)業(yè)機械總動力在其糧食生產(chǎn)中占有重要地位。

表2 我國糧食主產(chǎn)省糧食生產(chǎn)影響因素灰色關(guān)聯(lián)度

表3 我國糧食主產(chǎn)省糧食生產(chǎn)影響因素灰色關(guān)聯(lián)度排序

在黃淮海地區(qū)及長江中下游地區(qū)，糧食生產(chǎn)影響因素中，糧食播種面積、糧食作物單產(chǎn)和農(nóng)業(yè)農(nóng)村勞動力均排在前三位。說明由于地理地勢的原因，兩大地區(qū)均處于平原地區(qū)，糧食生產(chǎn)的重要影響因素具有相似性。糧食的土地投入、農(nóng)業(yè)投入增加和糧食單產(chǎn)水平對黃淮海地區(qū)及長江中下游地區(qū)的糧食主產(chǎn)區(qū)的生產(chǎn)起到重要作用，此外，地區(qū)糧食總產(chǎn)量不斷增加的原因還得益于農(nóng)村農(nóng)業(yè)勞動力的不斷增加。

四川地區(qū)糧食生產(chǎn)的前三位影響因素為糧食作物單產(chǎn)、農(nóng)業(yè)農(nóng)村勞動力、糧食播種面積。由于四川省地貌類型以平原、 丘陵、 山地、高原為主，中部為四川盆地，很難利用大型機械化進行生產(chǎn)，因此農(nóng)村農(nóng)業(yè)勞動力對其糧食生產(chǎn)起到重要作用。

內(nèi)蒙古糧食生產(chǎn)的前三位影響因素為農(nóng)業(yè)機械總動力、受災(zāi)面積、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值。內(nèi)蒙古全區(qū)面積 118.3 萬km2，占全國總面積的12.3%，人均耕地面積居全國首位。農(nóng)業(yè)機械總動力在其糧食生產(chǎn)中占有重要地位。

3 結(jié)論與建議

本研究結(jié)果表明，在糧食主產(chǎn)區(qū)各省生產(chǎn)所受的影響因素中，糧食產(chǎn)量普遍受糧食作物播種面積、單位面積產(chǎn)量、農(nóng)業(yè)機械化水平、農(nóng)業(yè)農(nóng)村勞動力、農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的影響最大。由于地理位置的原因，我國糧食主產(chǎn)區(qū)的東北地區(qū)和黃淮海地區(qū)糧食生產(chǎn)所受影響因素相似，其他地區(qū)則略有不同。各地政府應(yīng)該根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況制定響應(yīng)適合自己的措施來提高糧食產(chǎn)量。各鄰近省域可以根據(jù)相互之間影響程度的相似性相互參考制定相應(yīng)提高產(chǎn)量的措施，攜手共同提高糧食產(chǎn)量［21］。

類似于東北三省的地域應(yīng)該發(fā)揮其地理上土地連片、地勢較為平坦、戶均土地規(guī)模大且有些農(nóng)作物種植趨同等優(yōu)勢，采取多種有力措施以提高糧食生產(chǎn)中的機械化水平。一方面，各級部門要切實落實國家的農(nóng)機購買補貼制度，充分調(diào)動糧農(nóng)購買農(nóng)機的積極性；另一方面，應(yīng)該積極地推動土地流轉(zhuǎn)，加快糧食的規(guī)?；a(chǎn)經(jīng)營，為農(nóng)業(yè)機械化的普及提供平臺［22］。另外，可以適當對農(nóng)機租賃市場進行開發(fā)，以解決小戶農(nóng)戶生產(chǎn)經(jīng)營和外出務(wù)工人員的機械化生產(chǎn)作業(yè)問題。還可以重點培育一些大規(guī)模的農(nóng)機服務(wù)大戶及農(nóng)機合作戶組織，以帶動復(fù)式、大型農(nóng)機的應(yīng)用、推廣。

此外，糧食主產(chǎn)區(qū)作為我國糧食主要生產(chǎn)基地，應(yīng)該大力發(fā)展能夠滿足市場需求的高質(zhì)、優(yōu)質(zhì)的農(nóng)作物產(chǎn)品。積極發(fā)展出口產(chǎn)業(yè)，滿足出口需求，提高經(jīng)濟作物的種植，結(jié)合東部地區(qū)各主產(chǎn)省的經(jīng)濟發(fā)展狀況，提高農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟效益。西部主產(chǎn)區(qū)由于其地形的復(fù)雜性，生態(tài)的脆弱性，應(yīng)該合理地調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，因地制宜，將畜牧業(yè)、水產(chǎn)業(yè)等與糧食產(chǎn)業(yè)有機地結(jié)合，發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展［23］。中東部糧食主產(chǎn)區(qū)由于其遼闊的耕種面積，良好的地形地貌，應(yīng)該合理地鞏固糧食生產(chǎn)，實現(xiàn)糧食產(chǎn)量的穩(wěn)步提升，并發(fā)展糧食的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營，對糧食產(chǎn)業(yè)進行積極的深加工，增加其糧食產(chǎn)品的附加值，提升農(nóng)產(chǎn)品整體的競爭力。