基于灰色理論的新疆棉花產(chǎn)量影響因素分析及預(yù)測(cè)

仲凱歌李娜花凱

(1.塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300；2.塔里木大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300)

引言

棉花是世界第4大作物。中國(guó)每年種植約400萬(wàn)hm2棉花，占世界棉花產(chǎn)量的20%[1]。棉花種植在我國(guó)的地位不容輕視，我國(guó)每年的棉花種植面積，一般只占農(nóng)作物種植面積的3%～4%，而棉花總產(chǎn)值卻占農(nóng)作物總產(chǎn)值的7%～10%，其商品率在農(nóng)作物中是最高的[2]。新疆棉花產(chǎn)量一直處于全國(guó)前列，2020年新疆棉產(chǎn)量達(dá)到516.1萬(wàn)t，占全國(guó)棉花總產(chǎn)量的87.3%[3]；棉花的收益占新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值的30%以上；棉花收入占新疆農(nóng)民總體收入的35%；棉花加工產(chǎn)值占新疆工業(yè)生產(chǎn)總值的60%～80%；棉花以及棉花相關(guān)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值占新疆財(cái)政收入的15%，部分棉縣50%的財(cái)政收入與棉花息息相關(guān)[4]。棉花是新疆的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，在新疆國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。棉花產(chǎn)量的形成受許多因素影響[5]，除品種外，環(huán)境、土地肥力、當(dāng)年受災(zāi)面積、農(nóng)業(yè)用電量、農(nóng)用機(jī)械總動(dòng)力、有效灌溉面積等因素對(duì)于棉花的產(chǎn)量有著一定的影響[6,7]，環(huán)境和其它因素的評(píng)估有助于提高棉花產(chǎn)量。因此，本研究以新疆棉花為研究對(duì)象，運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論[8,9]分析眾多因素對(duì)于棉花產(chǎn)量的影響，實(shí)現(xiàn)棉花產(chǎn)量的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)[10]，對(duì)推動(dòng)棉花產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展、增加棉農(nóng)的收入具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源及研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文以新疆維吾爾自治區(qū)2000—2019年棉花年產(chǎn)量為研究對(duì)象。在構(gòu)建新疆棉花產(chǎn)量影響因素體系時(shí)，以數(shù)據(jù)的完整性和可靠性為準(zhǔn)則，對(duì)于不可靠以及不可量化指標(biāo)，本文不予討論。本文所使用的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家統(tǒng)計(jì)局官網(wǎng)、《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒農(nóng)業(yè)篇》、《新疆統(tǒng)計(jì)年鑒》。通過(guò)閱讀大量文獻(xiàn)以及根據(jù)數(shù)據(jù)的完整性和可靠性的原則，本文共選取10個(gè)影響棉花產(chǎn)量的指標(biāo)，即棉花播種面積、農(nóng)業(yè)機(jī)械化總動(dòng)力、有效灌溉面積、成災(zāi)面積、農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值、單位面積棉花產(chǎn)量、農(nóng)用化肥折純量、農(nóng)業(yè)柴油使用量、農(nóng)藥使用量、農(nóng)用塑料薄膜使用量，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 新疆棉花產(chǎn)量及影響因素

1.2 研究方法

1.2.1 灰色關(guān)聯(lián)分析模型

灰色系統(tǒng)理論是一種系統(tǒng)科學(xué)理論，其中灰色關(guān)聯(lián)分析實(shí)則是多因素分析，其目的是從多個(gè)影響因子中按對(duì)目標(biāo)的影響程度大小進(jìn)行排序，從而得出目標(biāo)與影響因素的相關(guān)度，即為了在有限的數(shù)據(jù)中尋找出各個(gè)影響因素的相關(guān)關(guān)系，并通過(guò)數(shù)據(jù)的曲線描繪形狀來(lái)反映各因子之間的聯(lián)系程度。

1.2.2 GM(1,1)灰色預(yù)測(cè)模型

GM(1,1)灰色預(yù)測(cè)模型是根據(jù)系統(tǒng)的行為變化對(duì)目標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)，灰色預(yù)測(cè)可以對(duì)含有確定信息的系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測(cè)也可以對(duì)含有不確定信息的系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測(cè)，還可以對(duì)數(shù)據(jù)數(shù)量比較少、與時(shí)間序列相關(guān)的數(shù)列進(jìn)行預(yù)測(cè)。灰色模型GM(1,1)是關(guān)于一個(gè)變量、一階微分的預(yù)測(cè)模型，適用于預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)較少情況下的預(yù)測(cè)對(duì)象的變化趨勢(shì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 影響棉花產(chǎn)量的主要因素分析

本文使用MATLAB軟件對(duì)2000—2019年新疆棉花產(chǎn)量和影響因素指標(biāo)進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析，由于每個(gè)影響指標(biāo)所代表的含義不同，對(duì)這些指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理，進(jìn)行關(guān)聯(lián)計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表2所示。其關(guān)聯(lián)度結(jié)果為農(nóng)用化肥折純量>農(nóng)業(yè)柴油使用量>成災(zāi)面積>農(nóng)藥使用量>播種面積>農(nóng)業(yè)機(jī)械化動(dòng)力>農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值>單產(chǎn)>有效灌溉面積>農(nóng)用塑料薄膜使用量。從棉花產(chǎn)量與其影響因子關(guān)聯(lián)度結(jié)果可以看出，在影響棉花產(chǎn)量的10個(gè)因素中，除農(nóng)用塑料薄膜使用量外，其余9個(gè)因素均與棉花產(chǎn)量息息相關(guān)，關(guān)聯(lián)度高達(dá)0.9以上。其中關(guān)聯(lián)度最大的影響因素分別是農(nóng)業(yè)化肥施用折純量和農(nóng)業(yè)柴油使用量，可見(jiàn)生產(chǎn)投入因素對(duì)新疆棉花產(chǎn)量影響最為顯著，增加化肥使用量是促進(jìn)新疆棉花生產(chǎn)的重要措施之一；其次是成災(zāi)面積和農(nóng)藥使用量，與新疆棉花產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度為0.998；播種面積的增加和農(nóng)業(yè)機(jī)械的投入對(duì)新疆棉花產(chǎn)量也產(chǎn)生了較為顯著的影響。

表2 新疆棉花產(chǎn)量灰色關(guān)聯(lián)分析

2.2 棉花產(chǎn)量的灰色預(yù)測(cè)分析

GM(1,1)灰色預(yù)測(cè)模型可對(duì)數(shù)據(jù)量少、數(shù)據(jù)不完整的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，適用于中短期預(yù)測(cè)，因此本文選擇GM(1,1)模型對(duì)新疆棉花產(chǎn)量進(jìn)行未來(lái)8a的預(yù)測(cè)，分析新疆棉花產(chǎn)量的趨勢(shì)。根據(jù)2000—2019年新疆棉花產(chǎn)量數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)2020—2027年棉花產(chǎn)量數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)結(jié)果如表3所示，2020—2027年新疆棉花產(chǎn)量分別為537.151萬(wàn)t、561.024萬(wàn)t、585.262萬(wàn)t、609.872萬(wàn)t、634.858萬(wàn)t、660.227萬(wàn)t、685.985萬(wàn)t、712.137萬(wàn)t。根據(jù)2000—2019年新疆棉花總產(chǎn)量實(shí)際數(shù)據(jù)和2020—2027年新疆棉花總產(chǎn)量預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，2020—2027年新疆棉花產(chǎn)量呈穩(wěn)步上升趨勢(shì)，但上升幅度較小。

表3 新疆棉花產(chǎn)量灰色預(yù)測(cè)結(jié)果

3 結(jié)論

本文根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局官網(wǎng)和新疆統(tǒng)計(jì)年鑒等數(shù)據(jù)對(duì)新疆棉花總產(chǎn)量進(jìn)行定量研究得出如下結(jié)論。

選取新疆棉花單位面積產(chǎn)量等10個(gè)影響棉花產(chǎn)量的因素，采用灰色關(guān)聯(lián)法得出農(nóng)業(yè)化肥施用折純量和農(nóng)業(yè)柴油使用量與棉花產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度最大分別為0.999和0.998，而農(nóng)用塑料薄膜使用量的關(guān)聯(lián)度最小，僅為0.452，表明在棉花生產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)資料的投入十分重要，在棉花生產(chǎn)過(guò)程中，要注意生產(chǎn)資料的投入。

根據(jù)2000—2019年新疆棉花產(chǎn)量的數(shù)據(jù)對(duì)未來(lái)8a的棉花產(chǎn)量進(jìn)行GM(1,1)灰色預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果表明，2020—2027年新疆棉花產(chǎn)量將繼續(xù)增長(zhǎng)，增長(zhǎng)趨勢(shì)呈平穩(wěn)態(tài)勢(shì)。但考慮到棉花產(chǎn)量變化受多種因素影響，未來(lái)8a新疆棉花產(chǎn)量將呈平穩(wěn)波動(dòng)增長(zhǎng)。