基于ARIMA模型的貴州茶葉產(chǎn)量預(yù)測分析

陽紅燕，蔡承智，耿芳艷

(1.貴州大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院，貴陽 550025；2.貴州財經(jīng)大學(xué)，貴陽 550025)

在現(xiàn)代化進(jìn)程中，要因時因地制宜，發(fā)展具有特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。茶葉產(chǎn)業(yè)作為我國重要的富農(nóng)產(chǎn)業(yè)，十四五時期，要堅持質(zhì)量優(yōu)先、創(chuàng)新引領(lǐng)、要堅持茶葉產(chǎn)業(yè)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)相融合以提高茶葉的供給能力，實(shí)現(xiàn)茶葉經(jīng)濟(jì)發(fā)展，促進(jìn)茶農(nóng)增收[1]。茶葉作為貴州省十二大農(nóng)業(yè)特色產(chǎn)業(yè)之一，是貴州省重要的經(jīng)濟(jì)作物，一直備受貴州省政府的重視，研究貴州省茶葉產(chǎn)量有利于為貴州省茶葉產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)者提供信息支持。關(guān)于茶葉的研究主要有從茶葉生長環(huán)境、茶葉貿(mào)易等方面進(jìn)行。茶葉的生長受到土壤、氣候以及肥料的使用的影響。首先，化肥配施有機(jī)肥可以穩(wěn)定茶園土壤pH值，保證茶葉產(chǎn)量的可持續(xù)性，提高茶葉的兒茶素、咖啡堿和總氨基酸含量[2]，當(dāng)有機(jī)肥-化肥配施比例為20%～50%時，其茶葉的產(chǎn)量與品質(zhì)與其他處理相比均是最優(yōu)的，是茶葉綠色發(fā)展值得推薦的施肥方式[3]；其次，空間氣象特征中空間特征、年氣象特征、春季氣象特征、冬季氣象特征都可以影響茶葉產(chǎn)量[4]，其中平均相對濕度、極端高溫和平均氣溫是影響茶葉產(chǎn)量的主要因素[5]；最后，使用植物源調(diào)節(jié)劑碧護(hù)組合技術(shù)對茶葉產(chǎn)量有顯著影響[6]，春茶后輕修剪有利于提高茶樹鮮葉的產(chǎn)量，改善茶葉的品質(zhì)[7]。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對茶葉的需求越來越大，因此，茶葉貿(mào)易也越來越活躍。在茶葉貿(mào)易方面，消費(fèi)者的個人特征、消費(fèi)者的消費(fèi)習(xí)慣、消費(fèi)者的認(rèn)知、消費(fèi)者信任、消費(fèi)者文化歷史體驗(yàn)對于消費(fèi)者溢價購買茶葉均有不同程度的影響[8]，貿(mào)易雙方的距離、是否提高(改變)茶葉農(nóng)殘限量標(biāo)準(zhǔn)等對其有顯著的負(fù)向影響。因此，滿足多樣化需求，提升茶葉品質(zhì)，可以促進(jìn)我國茶葉貿(mào)易出口發(fā)展[9]。此外，無性系茶園等新技術(shù)以及茶園標(biāo)準(zhǔn)化管理水平的提升對茶產(chǎn)量的增長也有顯著的推動作用[10]。

目前對于茶葉的研究主要集中在茶葉的種植環(huán)境和茶葉貿(mào)易方面研究。在種植環(huán)境方面，多從土壤、氣候以及技術(shù)方面對茶葉產(chǎn)量的影響較多；茶葉貿(mào)易方面，從茶葉需求的角度、歷史文化角度、茶葉品質(zhì)等方面進(jìn)行研究。運(yùn)用計量模型對茶葉產(chǎn)量進(jìn)行研究的還較少，運(yùn)用自回歸移動平均模型(ARIMA)模型的更為罕見。隨著人民生活水平的提高，人們對茶葉的需求也越來越大，茶葉產(chǎn)量的提高顯得越來越重要。茶葉作為貴州省的農(nóng)業(yè)特色產(chǎn)業(yè)之一，為了貴州省茶葉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，預(yù)測分析貴州省茶葉產(chǎn)量對貴州省茶葉產(chǎn)業(yè)有一定的現(xiàn)實(shí)意義。因此，本文利用ARIMA模型對貴州省2021—2025年茶葉產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測分析，能夠確保貴州省茶葉產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，促進(jìn)茶農(nóng)增收、帶動貴州省經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

1 貴州茶葉發(fā)展現(xiàn)狀

中國是最早發(fā)現(xiàn)茶的國家，茶是山茶科山茶屬植物，原始分布于中國西南地區(qū)，年平均13 ℃以上適宜種植，其栽培范圍廣且大多分布在丘陵和山地。貴州省作為國內(nèi)唯一兼具高海拔、低緯度、多云霧且適宜種植茶葉的為數(shù)不多的地區(qū)，有著國內(nèi)業(yè)界公認(rèn)的高品質(zhì)茶葉生產(chǎn)地的美稱，自1978年以來，貴州省茶葉產(chǎn)量和茶園面積不斷增加，1978年茶葉產(chǎn)量為0.66萬t，茶園面積為4.3萬hm2，到2020年貴州省茶葉產(chǎn)量為21.1萬t，茶園面積為47.6萬hm2。近年來，貴州省政府高度重視茶葉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2019年7月，貴州省政府發(fā)布關(guān)于加快茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展意見指出，貴州省要對茶產(chǎn)業(yè)加工企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展、技術(shù)改造等貸款進(jìn)行貼息；要對品種符合規(guī)劃、茶葉質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的種茶企業(yè)和種茶大戶給予政策扶持；要對茶葉新技術(shù)研究、新產(chǎn)品開發(fā)和新技術(shù)推廣等進(jìn)行投入；對獲得無公害農(nóng)產(chǎn)品、綠色食品和有機(jī)食品認(rèn)證的給予獎勵。據(jù)中國新聞網(wǎng)報道，2021年貴州省茶園產(chǎn)值為570.95億元，茶葉出口為3億美元，同比增長34.9%，貴州省茶葉成為貴州第一出口農(nóng)產(chǎn)品。2021年，貴州省茶園面積在47萬hm2，在中國排名第一。由以上可見，茶葉的發(fā)展已經(jīng)成為推動貴州省經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高貴州省經(jīng)濟(jì)收入，成為貴州省重要產(chǎn)業(yè)之一。貴州省茶葉產(chǎn)量增加對貴州省經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要的意義。

2 貴州茶葉產(chǎn)量預(yù)測分析

2.1 數(shù)據(jù)來源及模型描述

2.1.1數(shù)據(jù)來源

本文依靠1978年至2020年貴州省茶葉產(chǎn)量的數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)來源于國家統(tǒng)計局)預(yù)測分析2021年到2025年貴州省茶葉產(chǎn)量。

2.1.2模型描述

ARIMA是70年代初由Box和Jenkins提出的時間序列預(yù)測模型，所以又稱之為Box-Jenkins模型，它的全稱是自回歸單整(單積)移動平均模型，其表達(dá)式如下：

其中式(1)中L是滯后算子(Lag operator)，d∈Z，d>0;?(L)是平穩(wěn)的自回歸算子;θ(L)是可逆的移動平均算子。

基于此本文利用R語言分析系統(tǒng)構(gòu)建時間序列模型，所采用的方法是(p，d，q)(自回歸單整移動平均模型)。ARIMA模型的基本思想是：將預(yù)測對象隨著時間推移形成的數(shù)據(jù)視為一個隨機(jī)序列，它可以用現(xiàn)代的統(tǒng)計軟件分析預(yù)測未來的值?；诖?，本文利用R語言分析系統(tǒng)構(gòu)建ARIMA模型對貴州省茶葉產(chǎn)量進(jìn)行5年的預(yù)測分析，目的在于為貴州省茶葉生產(chǎn)者和茶葉貿(mào)易者提供信息參考。

2.2 模型預(yù)測

1) 時序圖檢驗(yàn)以及平穩(wěn)性處理

利用R語言系統(tǒng)對貴州省1978年至2020年茶葉產(chǎn)量原始數(shù)據(jù)進(jìn)行序列分析，如表1所示：通過單位根檢驗(yàn)可知，原始序列(記為y)為非平穩(wěn)時間序列；對數(shù)序列(記為lny)為非平穩(wěn)序列；對數(shù)序列的一階差分(記為diff.lny)為平穩(wěn)時間序列。

表1 我國茶葉產(chǎn)量統(tǒng)計值的對數(shù)序列(lny)的ADF單位根檢驗(yàn)

2) 自相關(guān)以及偏自相關(guān)檢驗(yàn)

為此，基于序列(diff.lny)建立貴州省茶葉產(chǎn)量的預(yù)測基礎(chǔ)模型。畫出序列(diff.lny)的自相關(guān)和偏自相關(guān)圖，自相關(guān)在延遲四階之后圖形控制在兩倍標(biāo)準(zhǔn)差以內(nèi)，偏自相關(guān)圖在延遲兩階之后圖形控制在兩倍標(biāo)準(zhǔn)差之內(nèi)。白噪聲檢驗(yàn)p=0.950 9，說明對該ARIMA模型擬合是顯著有效的，對ARIMA模型擬合成功。

3) 利用ARIMA(1，1，2)、ARIMA(1，1，1)、ARIMA(0，1，1)、ARIMA(2，1，0)、ARIMA(1，1，0)對貴州省茶葉產(chǎn)量進(jìn)行2021—2025年的預(yù)測，根據(jù)AIC(遲滯信息準(zhǔn)則)最低值原則選擇最佳模型。AIC值分別為：ARIMA(1，1，2)為69.47、ARIMA(1，1，1)為81.3、ARIMA(0，1，1)為95.73、ARIMA(2，1，0)為74.82、ARIMA(1，1，0)為81.3。本文ARIMA(1，1，2)的AIC最低，值為69.47，根據(jù)AIC最低值原則選擇最佳模型ARIMA(1，1，2)。本文根據(jù)ARIMA(1，1，2)模型預(yù)測2021—2025年貴州省茶葉產(chǎn)量，其預(yù)測結(jié)果如表2所示。

表2 貴州茶葉產(chǎn)量2021—2025年預(yù)測結(jié)果

根據(jù)表1顯示，2021年至2025年貴州省茶葉產(chǎn)量分別為:22.41萬t，23.45萬t，24.35萬t，25.35萬t，26.24萬t。在2021至2025年間，貴州省茶葉產(chǎn)量總體呈上升趨勢，但較緩慢。

3 結(jié) 論

貴州省人民政府關(guān)于全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興加快農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化的實(shí)施意見中指出，在十四五期間，貴州省要繼續(xù)圍繞12個農(nóng)業(yè)特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，推動品種培優(yōu)、品質(zhì)提升、品牌打造和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，堅持做大做強(qiáng)農(nóng)業(yè)特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。本文運(yùn)用ARIMA模型對貴州省茶葉產(chǎn)量進(jìn)行2021年到2025年5年的預(yù)測，其預(yù)測結(jié)果表明，2021年至2015年貴州省茶葉產(chǎn)量分別為22.41萬t、23.44萬t、24.42萬t、25.35萬t、26.24萬t。根據(jù)預(yù)測數(shù)據(jù)可得，貴州省茶葉產(chǎn)量在未來5年內(nèi)總體呈現(xiàn)上升趨勢，但上升幅度不大，這符合貴州省茶葉生產(chǎn)及發(fā)展趨勢。茶葉在我國有著悠久的歷史，從長期來看，隨著未來經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民消費(fèi)水平的提高，我國對茶葉的需求將會繼續(xù)擴(kuò)大。貴州省作為我國的產(chǎn)茶大省之一，茶葉產(chǎn)量的增加可以帶動貴州省茶葉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為了穩(wěn)定貴州省茶葉有效供給和茶葉貿(mào)易健康發(fā)展，促進(jìn)貴州省茶葉市場加快轉(zhuǎn)型，貴州省政府應(yīng)該通過政策引導(dǎo)、發(fā)展優(yōu)良品種、機(jī)械化、專業(yè)化和規(guī)?；a(chǎn)，通過多種措施、多種渠道融合發(fā)展，提高貴州省茶葉產(chǎn)量，最終推動貴州省茶葉貿(mào)易可持續(xù)發(fā)展。