基于灰色區(qū)間預(yù)測和GM(1，N)模型的我國糧食供需結(jié)構(gòu)平衡分析

李炳軍　楊衛(wèi)明

摘要：在農(nóng)業(yè)供給側(cè)改革背景下為更全面準(zhǔn)確地分析預(yù)測我國糧食供需結(jié)構(gòu)平衡性問題，首先對我國主要糧食進(jìn)口量及生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，然后利用灰色區(qū)間預(yù)測和GM（1，N）預(yù)測方法分別對我國主要糧食的需求量和糧食產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測和分析。結(jié)果表明，我國主要糧食的需求量、產(chǎn)量在2017、2018、2019年持續(xù)增長，但供需依然存在較大缺口，其中大豆需求量日益增長，而生產(chǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上。應(yīng)該針對不同糧食的供需情況制定不同的生產(chǎn)策略，根據(jù)不同糧食影響因素的影響程度進(jìn)行針對性生產(chǎn)，及時把握糧食消費需求情況，引導(dǎo)糧食合理消費。

關(guān)鍵詞：灰色區(qū)間預(yù)測;GM（1，N）預(yù)測;主要糧食;供需結(jié)構(gòu)平衡;政策建議

中圖分類號： F326.11文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）18-0325-05

收稿日期：2018-06-06

基金項目：河南省哲學(xué)社會科學(xué)規(guī)劃項目（編號：2016BJJ022）;河南省軟科學(xué)項目（編號：172400410015）。

作者簡介：李炳軍（1968—），男，河南泌陽人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事灰色系統(tǒng)理論和農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程研究。E-mail：zzlbjun@163.com。

通信作者：楊衛(wèi)明，碩士研究生，主要從事灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用研究。E-mail：yangweiming626@163.com。

近年來，糧食產(chǎn)量在連年增長的同時，愈加突出的供需結(jié)構(gòu)性失衡問題直接影響著糧農(nóng)收入的持續(xù)增長和糧食產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。因此，在當(dāng)前農(nóng)業(yè)供給側(cè)改革背景下，對糧食供需結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測是保障我國糧食安全的重要手段。近年來，眾多學(xué)者對此作了大量的研究。陳倬等基于供需匹配對糧食供應(yīng)鏈變革進(jìn)行了深入的研究，并提出應(yīng)該提升糧食質(zhì)量等一系列措施來平衡供需[1]。謝高地等對新時期中國糧食供需平衡態(tài)勢及糧食安全觀的重構(gòu)進(jìn)行了探討，并提出建立基本的農(nóng)田制度，維持糧食可持續(xù)發(fā)展等建議[2]。呂新業(yè)等分別對我國2020年糧食供需和2015—2050年全球糧食供需變化趨勢進(jìn)行預(yù)測，并提出為保障糧食安全應(yīng)積極實施國家食物安全新戰(zhàn)略，積極改善進(jìn)口糧食環(huán)境條件與全球糧食安全治理機制，系統(tǒng)做好糧食產(chǎn)能的預(yù)警與調(diào)控工作[3]。唐華俊等采用膳食平衡分析法和趨勢預(yù)測法計算基于平衡膳食模式下的人均口糧和飼料用糧、加工用糧的需求量和種子用糧、工業(yè)用糧、損耗等人均需求量[4]。胡甜等在糧食供需現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，借助GIS和Geoda空間分析工具，從區(qū)域的空間差異和時空變化2個角度建立糧食供需模型，分析中國糧食供需的結(jié)構(gòu)特征和空間分布規(guī)律[5]。尚麗等從國際糧食價格波動角度探尋國際糧食價格對我國糧食供需平衡的影響[6]。顧國達(dá)等采用趨勢外推和指數(shù)平滑等方法，在預(yù)測人均糧食需求和糧食收益率的基礎(chǔ)上，基于聯(lián)合國人口司中等人口增速的假設(shè)，預(yù)測2015—2050年全球糧食供給和需求的變化趨勢[7]。另外，灰色系統(tǒng)也被很多學(xué)者應(yīng)用在糧食研究應(yīng)用中，陳華喜等分別應(yīng)用灰色GM（1，1）模型對安徽省淮南市、甘肅省、山東省的糧食產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測，并對各地制定相應(yīng)的經(jīng)濟發(fā)展計劃提供政策建議[8-9]。何琳等分別用改進(jìn)的灰色馬氏鏈、灰色Elman-NN模型、灰色AR時序法對全國和吉林省糧食產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測并提出相應(yīng)意見[10-12]。由現(xiàn)有文獻(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)，在糧食供需研究中，已有的關(guān)于我國糧食供需平衡的研究中多是糧食需求結(jié)構(gòu)一定的情況下，從口糧、飼料糧、工業(yè)用量及損耗趨勢采用低增速趨勢推算需求量，對供給預(yù)測鮮有考慮多種影響糧食生產(chǎn)的因素，多運用時間序列進(jìn)行整體預(yù)測且預(yù)測時間段較長。而灰色系統(tǒng)在糧食生產(chǎn)的應(yīng)用中多是利用灰色GM（1，1）或灰色組合模型來預(yù)測我國總的糧食產(chǎn)量，很少有考慮糧食生產(chǎn)影響因素對糧食各品種的產(chǎn)量的影響。因此，本研究利用灰色區(qū)間預(yù)測和灰色GM（1，N）模型分析我國糧食的供需結(jié)構(gòu)性平衡問題。考慮到糧食供需量受人們飲食習(xí)慣、國家政策等多方面的影響，本研究在分析我國糧食供需現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，整體考慮總需求量、人們飲食結(jié)構(gòu)的改變，總需求量的上下波動，運用灰色區(qū)間預(yù)測對我國未來小麥、大豆、玉米、水稻4種主要糧食需求總量進(jìn)行預(yù)測;考慮到糧食生產(chǎn)的眾多影響因素，運用灰色GM（1，N）對我國主要糧食2017、2018、2019年的產(chǎn)量進(jìn)行分類預(yù)測，并對最終預(yù)測結(jié)果進(jìn)行供需結(jié)構(gòu)性平衡討論，進(jìn)而提出合理建議。

1?我國糧食生產(chǎn)現(xiàn)狀

1.1?區(qū)域供需情況

我國主要分為糧食主產(chǎn)區(qū)、主銷區(qū)和產(chǎn)銷平衡區(qū)，用糧食生產(chǎn)集中度表示我國糧食生產(chǎn)情況（表1）。用生產(chǎn)集中度來表示我國31個省（市、區(qū)）的糧食產(chǎn)量比重，其中生產(chǎn)集中度為每個省域糧食產(chǎn)量在當(dāng)年占全國糧食產(chǎn)量的比重結(jié)果見表1。由表1可知目前我國糧食產(chǎn)量大體情況以及區(qū)域差異，2005—2016年這12年間黑龍江省、河南省、山東省的糧食產(chǎn)量一直處于前3位，黑龍江省在2009年以前生產(chǎn)集中度低于其他2個省份，但近年來其糧食產(chǎn)量占比提升較快，占比最大;河南省糧食生產(chǎn)集中度穩(wěn)定在9.47%～10.50%之間，山東省糧食產(chǎn)量也較穩(wěn)定，大致在7.52%～8.27%之間浮動，可以看出中東部地區(qū)為我國糧食主產(chǎn)區(qū)，為全國提供生活生產(chǎn)用糧中扮演著十分重要的角色[13]。

但是由表1還可以看出，像北京市、上海市、青海省、西藏自治區(qū)等糧食產(chǎn)量占比均不超過0.3%。以上海市為例，2012年末常住人口為2 380萬人，人均糧食產(chǎn)量為51.77 kg，而2012年全國人均原糧消費量為119.35 kg（由城鄉(xiāng)人口加權(quán)平均得到年人均原糧消費量，以下計算方式同），是上海市人均糧食產(chǎn)量的2.3倍;2011年末常住人口為2 347萬人，人均糧食產(chǎn)量為52.46 kg，而2011年全國人均原糧消費量為124.56 kg，是上海市人均糧食產(chǎn)量的2.4倍，從這2年代表性的數(shù)據(jù)就可以看出，上海市的糧食產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以滿足其居民生活用量，更不用說其工業(yè)用糧。

其中：k=1，2，…，n。

累計還原預(yù)測值為

x^（0）1（k+1）=x^（1）1（k+1）-x^（1）1（k）。

GM（1，N）模型方程為

x（0）1（k）+az（1）1（k）=∑Ni=2bix（1）i（k）。

3?我國主要糧食品種糧食供需預(yù)測

3.1?主要糧食的需求量預(yù)測

中國的糧食需求結(jié)構(gòu)由口糧、飼料用糧、種子用糧、工業(yè)用糧等4種用途構(gòu)成。另外，水稻、小麥、玉米、大豆四大糧食約占據(jù)中國糧食消耗總量的九成，因此本研究主要統(tǒng)計四大糧食的需求量。對我國糧食需求量采取Q需求=Q產(chǎn)量+Q進(jìn)口-Q出口+ΔQ庫存進(jìn)行統(tǒng)計，可以更加全面準(zhǔn)確地統(tǒng)計需求量。利用往年需求量數(shù)據(jù)，根據(jù)灰色區(qū)間預(yù)測獲得2017、2018、2019年主要糧食的需求量（表3）。

由表3可知，2017、2018、2019年我國主要糧食需求總量持續(xù)增加，2017年在61 842.54萬～63 890.20萬t浮動，2018年在62 910.74萬～65 479.02萬t浮動，2019年在63 620.69萬～67 109.05萬t浮動;小麥和大豆的需求量增速較慢，小麥增速下限占比為1.89%、增速上限為4.94%，大豆的增速下限為2.33%、上限為2.54%;玉米和水稻的增速較快，玉米的增速下限為5.82%、上限為7.16%;水稻的預(yù)測上限呈增長趨勢，增速為5.4%，預(yù)測下限呈下降趨勢，下降速度為0.35%。

3.2?主要糧食品種生產(chǎn)量預(yù)測

根據(jù)已有文獻(xiàn)和德爾菲法選取影響各主要糧食生產(chǎn)品種的10個因素：播種面積（x1）、單位面積產(chǎn)量（x2）、有效灌溉面積（x3）、農(nóng)村用電量（x4）、化肥施用折純量（x5）、農(nóng)業(yè)機械總動力（x6）、成災(zāi)面積（x7）、第一產(chǎn)業(yè)就業(yè)人數(shù)（x8）、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)價格指數(shù)（x9）、糧食商品零售價格指數(shù)（x10）。利用灰色關(guān)聯(lián)分析對主要糧食小麥、大豆、玉米、水稻及其影響因素的關(guān)聯(lián)度進(jìn)行計算，結(jié)果見表4。

由表4可知，對小麥產(chǎn)量影響較大的因素是農(nóng)業(yè)機械總動力、有效灌溉面積、單位面積產(chǎn)量、播種面積;對大豆影響較大的前4個因素是有效灌溉面積、第一產(chǎn)業(yè)就業(yè)人數(shù)、農(nóng)業(yè)機械總動力、播種面積;對玉米影響較大的前4個因素是有效灌溉面積、播種面積、農(nóng)業(yè)機械總動力、化肥施用折純量;對水稻影響較大的前4個因素是有效灌溉面積、單位面積產(chǎn)量、第一產(chǎn)業(yè)就業(yè)人數(shù)、播種面積。根據(jù)關(guān)聯(lián)度計算結(jié)果分別對各品種進(jìn)行灰色GM（1，N）預(yù)測，預(yù)測方程及2017—2019年預(yù)測結(jié)果見表5。

由表5可知，主要糧食總產(chǎn)量有所增加，2017年為56 986.87萬t，2018年為57 071.64萬t，2019年為57 180.94萬t。小麥、大豆、水稻的產(chǎn)量均在增長，增速分別為1.55%、2.82%、0.90%，玉米產(chǎn)量有略微減少，減速為0.2%。

4?討論與結(jié)論

從主要糧食供需平衡來看，由糧食供需預(yù)測可以看出主要糧食供需總量缺口較大，2017、2018、2019年的缺口分別為4 855.67萬～6 903.33萬t、5 839.10萬～8 407.38萬t、6 439.75萬～9 928.11萬t。從主要糧食的種類來看，2017、2018、2019年小麥平均缺口為1 114.07萬～1 412.12萬t，大豆平均缺口最大，為7 646.24萬～7 675.94萬t，玉米盈余為517.80萬～1 997.00萬t，水稻盈余為157.32萬～1 050.80萬t。

從糧食供需動態(tài)變化來看，小麥整體產(chǎn)量的預(yù)測要低于需求量的下限，且與需求量下限相差越來越大，說明要保持小麥的種植;大豆產(chǎn)量仍遠(yuǎn)低于其需求量下限，且距離需求量的預(yù)測下限值逐漸變大;玉米產(chǎn)量在需求量的預(yù)測區(qū)間上限外使得玉米的供需能達(dá)到平衡，但玉米產(chǎn)量在需求量的區(qū)間上限逐漸變小，其中2019年產(chǎn)量更是低于需求量的上限處于區(qū)間內(nèi)部;水稻的供需能達(dá)到平衡，但玉米產(chǎn)量在需求量區(qū)間上下略微波動，2019年的產(chǎn)量低于需求量的上限處于區(qū)間內(nèi)部。

從方法應(yīng)用來看，本研究利用灰色區(qū)間預(yù)測和GM（1，N）模型進(jìn)行預(yù)測，區(qū)間預(yù)測可以讓預(yù)測結(jié)果更加符合事實，GM（1，N） 預(yù)測可以考慮預(yù)測中影響因素的影響，考慮到影響因素的情況下可以使預(yù)測更具有現(xiàn)實意義。在供需分析中，從預(yù)測結(jié)果可以看出我國2017、2018、2019年糧食需求和糧食生產(chǎn)仍持續(xù)增長，大豆的需求量較大，供需總量的缺口較大。4種主要糧食的供需中，小麥差一點能保持供需平衡，大豆需求量遠(yuǎn)大于供給量，玉米和水稻可以在保持供需平衡的基礎(chǔ)上略有盈余，但盈余逐漸減小。兩者的產(chǎn)量在預(yù)測中均小幅波動逐漸向預(yù)測的上限波動，2019年均處于預(yù)測區(qū)間內(nèi)靠近預(yù)測上限。全國糧食消費需求量不斷增長，而生產(chǎn)大幅增長難度較大，糧食尤其是口糧缺口進(jìn)一步擴大，供需矛盾更加突出。

5?政策建議

5.1?針對不同品種的供需情況制定不同的生產(chǎn)策略

對于小麥來說，其總量可以達(dá)到供需平衡，但從近年來我國不斷進(jìn)口優(yōu)質(zhì)小麥的數(shù)量可以看出，我國優(yōu)質(zhì)小麥存在供需問題，國內(nèi)小麥的生產(chǎn)等級達(dá)不到需求的等級要求。因此，小麥生產(chǎn)應(yīng)該重質(zhì)保量，使其生產(chǎn)不僅在數(shù)量上能夠達(dá)到需求量的要求，質(zhì)量也能趕上需求的變化。對于大豆來說，其生產(chǎn)仍然遠(yuǎn)達(dá)不到需求量的要求，隨著人們需求量的提高，在生產(chǎn)上建議仍然應(yīng)適度進(jìn)口，加大其生產(chǎn)力度，使其逐漸滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求量。對于玉米來說，其生產(chǎn)量在供需預(yù)測區(qū)間上下波動，由于玉米高產(chǎn)、省時、省工、市場價格偏高、經(jīng)濟效益高，驅(qū)動糧農(nóng)增加其生產(chǎn)，所以應(yīng)該控制玉米的生產(chǎn)，保障其產(chǎn)量在糧食需求范圍內(nèi)，從而保證其正常供應(yīng)。對于水稻來說，其作為我國主要口糧之一，應(yīng)該保證其生產(chǎn)不下滑，控制合理出口，保障口糧安全。

5.2?根據(jù)不同糧食影響因素的影響程度進(jìn)行針對性生產(chǎn)

從糧食生產(chǎn)的GM（1，N）預(yù)測過程中的各種糧食與其影響因素的灰色關(guān)聯(lián)度可以看出，不同糧食的主要影響因素有所不同。對于小麥來說，農(nóng)業(yè)機械總動力、有效灌溉面積、單位面積產(chǎn)量和播種面積對其影響較大，因此可以通過提高農(nóng)業(yè)機械總動力，增加有效灌溉面積的覆蓋，提高單位面積產(chǎn)量，鼓勵農(nóng)民增加小麥的種植面積。對于大豆來說，為了提高其產(chǎn)量，可以增加其有效灌溉面積、第一產(chǎn)業(yè)就業(yè)人數(shù)、農(nóng)業(yè)機械總動力并鼓勵糧農(nóng)增加其播種面積。對于玉米來說，為控制其生產(chǎn)，可以著重從有效灌溉面積、播種面積、農(nóng)業(yè)機械總動力、化肥施用折純量等方面來協(xié)調(diào)其生產(chǎn)。對于水稻來說，可以從有效灌溉面積、單位面積產(chǎn)量、第一產(chǎn)業(yè)就業(yè)人數(shù)、播種面積來調(diào)整生產(chǎn)。

5.3?及時把握糧食消費需求情況，引導(dǎo)合理的糧食消費

人們生活質(zhì)量日益提高，對糧食品種及品質(zhì)的需求逐漸提升。應(yīng)該及時關(guān)注統(tǒng)計人們對各種品種的需求量及品質(zhì)的需求，有針對性地調(diào)整各糧食供給以適應(yīng)人們對各糧食的需求。另外，可以根據(jù)糧食生產(chǎn)情況有針對性地宣傳引導(dǎo)人們消費，從而達(dá)到各種糧食生產(chǎn)與需求的結(jié)構(gòu)性平衡。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳?倬，葉金珠. 基于供需匹配的糧食供應(yīng)鏈變革研究[J]. 價格月刊，2018（3）：20-26.

[2]謝高地，成升魁，肖?玉，等. 新時期中國糧食供需平衡態(tài)勢及糧食安全觀的重構(gòu)[J]. 自然資源學(xué)報，2017，32（6）：895-903.

[3]呂新業(yè)，胡非凡. 2020年我國糧食供需預(yù)測分析[J]. 農(nóng)業(yè)經(jīng)濟問題，2012，33（10）：11-18，110.

[4]唐華俊，李哲敏. 基于中國居民平衡膳食模式的人均糧食需求量研究[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，45（11）：2315-2327.

[5]胡?甜，鞠正山，周?偉. 中國糧食供需的區(qū)域格局研究[J]. 地理學(xué)報，2016，71（8）：1372-1383.

[6]尚?麗，李瑞瑞. 國際糧食價格波動對我國糧食供需平衡的影響研究[J]. 糧食與油脂，2017，30（2）：93-96.

[7]顧國達(dá)，尹靖華. 全球中長期糧食供需趨勢分析[J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2014（6）：6-16.

[8]陳華喜. 灰色GM（1，1）模型在淮南市糧食產(chǎn)量預(yù)測中的應(yīng)用研究[J]. 湖南工程學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2018，28（1）：49-52.

[9]曹飛飛. 灰色系統(tǒng)理論在糧食產(chǎn)量預(yù)測中的應(yīng)用[J]. 數(shù)學(xué)的實踐與認(rèn)識，2017，47（13）：310-312.

[10]何?琳，紀(jì)素娟. 用于糧食產(chǎn)量預(yù)測的改進(jìn)的灰色-馬氏鏈模型研究[J]. 食品與機械，2014，30（4）：235-237，260.

[11]呂?晶. 基于灰色Elman-NN模型的糧食產(chǎn)量預(yù)測與分析[J]. 西北大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2014，44（3）：512-516.

[12]徐興梅，曹麗英，趙月玲. 基于灰色系統(tǒng)理論和AR時序算法的吉林省糧食產(chǎn)量預(yù)測[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，53（24）：6191-6194.

[13]羅?黨，韋保磊，李海濤，等. 灰色區(qū)間預(yù)測模型及其性質(zhì)[J]. 控制與決策，2016，31（12）：2293-2298.

[14]鄧聚龍. 灰色系統(tǒng)理論教程[M]. 武漢：華中理工大學(xué)出版社，1990.