甘肅旱作農(nóng)業(yè)地區(qū)糧食綜合生產(chǎn)能力影響因素的實(shí)證分析

李紅偉，魏勝文，張東偉

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)財(cái)經(jīng)學(xué)院，甘肅蘭州 730070；2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

0 引言

提高糧食綜合生產(chǎn)能力、保障口糧絕對(duì)充足是每個(gè)國(guó)家都關(guān)注的問題。甘肅省是西北地區(qū)的農(nóng)業(yè)大省，同時(shí)也是人均耕地面積超過全國(guó)人均耕地面積的省份，但是甘肅各地區(qū)資源稟賦差異較大，影響糧食產(chǎn)量的因素也較多。一是土地面積大，但有效耕地面積少，全省擁有耕地面積344.90公頃，其中旱地面積占70%以上，是典型的山地型高原地區(qū)。二是不同氣候類型區(qū)位差異較大，從東南到西北包括了亞熱帶濕潤(rùn)區(qū)到高寒區(qū)、干旱區(qū)的各種氣候類型?？傮w上氣候干燥，氣溫日差較大，雖光照充足，但太陽輻射強(qiáng)。三是甘肅省水資源貧乏，自然災(zāi)害事件發(fā)生頻繁。由于這些自然條件的限制，形成了甘肅省以“靠天吃飯”的旱作農(nóng)業(yè)為主的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。四是農(nóng)民種糧所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)收益遠(yuǎn)低于種植經(jīng)濟(jì)作物或者外出務(wù)工所帶來的收入，所以大多數(shù)農(nóng)民種糧意愿不是很強(qiáng)烈。

旱作農(nóng)業(yè)區(qū)在甘肅省糧食農(nóng)業(yè)中擁有重要的戰(zhàn)略位置，已成為甘肅省糧食作物的主產(chǎn)區(qū)，確保甘肅省旱作區(qū)農(nóng)業(yè)平穩(wěn)健康發(fā)展也就是為了保證“把中國(guó)人的飯碗牢牢端在自己手里”，實(shí)現(xiàn)甘肅省農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和國(guó)家糧食安全的重要基礎(chǔ)和保證。在正常年份，糧食產(chǎn)量和市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)不大時(shí)，甘肅省從其他省份調(diào)入糧食較容易，但是如果遇到特大災(zāi)害，如2008年的冰雪災(zāi)害、2021年的西部大旱等非正常年份時(shí)，甘肅省再從其他省份調(diào)運(yùn)糧食難度就會(huì)相當(dāng)之大。其次，如今種糧所帶來的經(jīng)濟(jì)收入較低，各省種糧農(nóng)民的積極性處于低迷狀態(tài)，多數(shù)糧食主產(chǎn)區(qū)自身都面臨困境。所以，如何挖掘自身糧食生產(chǎn)潛力，穩(wěn)固甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食綜合生產(chǎn)能力，以此來保證糧食安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)發(fā)展成為甘肅迫切需要解決的重點(diǎn)問題。

國(guó)內(nèi)外專家和學(xué)者對(duì)制約糧食綜合生產(chǎn)能力的因素普遍關(guān)注。從自然因素的分析角度：主要從糧食耕地面積、水資源綜合利用、氣候變化三個(gè)因素方面綜合分析對(duì)糧食綜合生產(chǎn)能力造成直接影響，研究結(jié)果認(rèn)為每年耕地面積和復(fù)種指數(shù)的變化會(huì)對(duì)糧食總產(chǎn)量的波動(dòng)和趨勢(shì)直接進(jìn)行影響[1-2]。在水資源綜合利用影響方面：研究普遍認(rèn)為我國(guó)糧食水資源具有人均占有量低、空間分布不平衡的特征，是影響糧食綜合生產(chǎn)能力提升的制約因素之一[3-4]。在氣候變化方面：許多研究通過自然理論和學(xué)科實(shí)證分析，證明隨著時(shí)間的推移，我國(guó)農(nóng)業(yè)受災(zāi)頻率呈上升趨勢(shì)，造成的糧食損失約占我國(guó)糧食生產(chǎn)總損失的80%，其中，旱災(zāi)發(fā)生造成的糧食減產(chǎn)約占災(zāi)害總減產(chǎn)量的50%～70%[5]。從投入要素的視角：研究得到農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力、農(nóng)業(yè)用電量、財(cái)政投入等各種物質(zhì)要素投入對(duì)糧食綜合利用生產(chǎn)率和產(chǎn)能的轉(zhuǎn)化起促進(jìn)作用[6]。在政策扶持方面：近年來我國(guó)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的投入逐步增加，國(guó)家在扶持政策和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料上的投入力度有所增加，但所占比例不大，沒有有效地促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者的種糧積極性[7-8]。結(jié)構(gòu)上各要素的變化：圍繞農(nóng)業(yè)耕地變遷[9]、播種面積的變化直接引起糧食產(chǎn)量波動(dòng)[10]，機(jī)械化對(duì)逐步提升糧食生產(chǎn)能力雖然起到促進(jìn)作用，但同時(shí)也帶來了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的變化，而科技技術(shù)的投入、新資源和品種，使年生產(chǎn)率以1.6%的速度遞增，農(nóng)業(yè)政策、糧食價(jià)格補(bǔ)貼等對(duì)糧食綜合生產(chǎn)能力起促進(jìn)作用[11]。

通過參考已有文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)關(guān)于對(duì)糧食主產(chǎn)區(qū)糧食生產(chǎn)能力和影響因素的研究較多，但是對(duì)非產(chǎn)糧大省，尤其是對(duì)甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食生產(chǎn)能力的研究相對(duì)較少。因此本文從整體上對(duì)甘肅省發(fā)展旱作農(nóng)業(yè)的支撐因素進(jìn)行合理的分析，借助改進(jìn)的灰色關(guān)聯(lián)分析方法，來反映各變量對(duì)糧食產(chǎn)量的影響度。利用2009—2019年甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食生產(chǎn)水平統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，研究11年來糧食總產(chǎn)變化的階段性特征，分析近11年來影響甘肅旱作農(nóng)業(yè)地區(qū)糧食綜合生產(chǎn)能力的相關(guān)因素并提出合理的對(duì)策。這對(duì)提高甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食綜合生產(chǎn)能力水平具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，同時(shí)還能有效保障甘肅省糧食安全。

1 灰色關(guān)聯(lián)度模型的建立與運(yùn)用

關(guān)聯(lián)度的主要內(nèi)容是分析系統(tǒng)中主要行為因素與相關(guān)行為因素之間的密切關(guān)系。為了確定引起系統(tǒng)變化的主要因素和次要因素，灰色系統(tǒng)分析方法以關(guān)聯(lián)度作為其密切關(guān)系和相互比較的相對(duì)標(biāo)志。分析其主要行為序列曲線的幾何相似性，判斷其是否密切相關(guān)為基本思路的分析方法。

1.1 變量的選取

糧食綜合生產(chǎn)能力是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，制約糧食綜合生產(chǎn)能力的因素很多，這里我們主要從幾個(gè)關(guān)鍵因素進(jìn)行分析。在參考已有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)典型的地理位置和氣候條件，分析出了影響甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食生產(chǎn)能力的因素主要有糧食播種面積、耕地土壤質(zhì)量、年平均降水量、農(nóng)業(yè)科技、化肥肥料施用量、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力、受災(zāi)面積成災(zāi)率、糧食混合收購價(jià)格等，因耕地土壤質(zhì)量和農(nóng)業(yè)科技在糧食生產(chǎn)過程中屬于慢性變量，所以本研究在評(píng)價(jià)甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食生產(chǎn)能力的主要指標(biāo)中把這兩個(gè)慢性變量刪除掉了。本文選取7個(gè)主要指標(biāo)對(duì)影響甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食綜合生產(chǎn)能力的因素進(jìn)行定量分析。其中，用糧食總產(chǎn)量、播種面積和年平均降水量來反映糧食綜合生產(chǎn)能力中自然資源的生產(chǎn)投入情況；用農(nóng)業(yè)化肥施用量（折純量）、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力來衡量糧食綜合生產(chǎn)能力中的物質(zhì)、技術(shù)投入水平；以受災(zāi)面積成災(zāi)率來衡量農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)糧食綜合生產(chǎn)能力的影響；用糧食混合收購價(jià)格來反映糧食價(jià)格對(duì)于刺激糧農(nóng)生產(chǎn)的積極性和農(nóng)戶的經(jīng)營(yíng)決策導(dǎo)向。

1.2 原始數(shù)據(jù)處理

依據(jù)降水量和是否有穩(wěn)定豐富的水源用于灌溉劃分了甘肅省14個(gè)市州，從中劃分出了蘭州、白銀、平?jīng)觥c陽、定西、臨夏六市為甘肅省的旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，其余8個(gè)市州為非旱作農(nóng)業(yè)區(qū)。所以本文選取甘肅省蘭州、白銀、平?jīng)?、慶陽、定西、臨夏六市2009—2019年，糧食每年總產(chǎn)量（萬噸）、糧食播種面積（萬公頃）、年平均降水量（毫米）、化肥施用量（萬噸）、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力（萬千瓦）、糧食受災(zāi)面積成災(zāi)率（%）、糧食混合收購價(jià)格（元/噸）七列原始數(shù)據(jù)，通過TOPSIS灰色關(guān)聯(lián)度計(jì)算各變量的平均值得到數(shù)據(jù)，如表1所示。

表1 甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食總產(chǎn)影響因素統(tǒng)計(jì)資料（2009-2019年）

1.3 模型的構(gòu)建

相應(yīng)的關(guān)聯(lián)序?yàn)椋簉6＞r2＞r1＞r3＞r4＞r5。上述關(guān)聯(lián)序表明對(duì)甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食總產(chǎn)量影響度依次是糧食混合收購價(jià)格、年平均降水量、糧食播種面積、化肥施用量、農(nóng)機(jī)總動(dòng)力和成災(zāi)率。

2 影響甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食綜合生產(chǎn)能力的因素分析

2.1 播種面積因子的影響

耕地是決定糧食綜合生產(chǎn)能力最基本的要素，而糧食作物的播種面積和耕地面積更能如實(shí)反映糧食產(chǎn)量的變化情況。2020年全省糧食播種面積263.8萬公頃，比上年同期增長(zhǎng)5.7萬公頃，且有70%的耕地分布在旱作農(nóng)業(yè)區(qū)。甘肅省2020年糧食產(chǎn)量1 202.2萬噸，比上年同比增產(chǎn)3.4%。其中旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食播種面積占全省糧食作物播種面積比重為58.03%，可見旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食總產(chǎn)量已經(jīng)超過全省糧食生產(chǎn)的一半之多。從甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)看，2009—2019年糧食播種面積與糧食產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度較高。第一階段（2009—2015年）：隨著播種面積的增加，糧食產(chǎn)量也高速增長(zhǎng)，2009—2015年旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食總產(chǎn)量從471.6萬噸增長(zhǎng)到650.28萬噸。這七年甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食播種面積從162.372萬公頃增長(zhǎng)到173.400萬公頃。第二階段：自2015年以后隨著播種面積的減少，特別是蘭州市從2015年的12.279萬公頃降到2019年的7.641萬公頃，糧食總產(chǎn)量也開始有所減少，但是旱作農(nóng)業(yè)區(qū)總體糧食產(chǎn)量減少并不明顯。從表2可知，播種面積對(duì)甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食總產(chǎn)關(guān)聯(lián)度綜合排序僅在糧食混合收購價(jià)格和年平均降水量之后。通過實(shí)際關(guān)聯(lián)度數(shù)值分析得知其與相應(yīng)上一年度旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食作物播種面積和當(dāng)年糧食播種總產(chǎn)量關(guān)聯(lián)系數(shù)都在0.7以上，糧食產(chǎn)量和播種面積的實(shí)際關(guān)聯(lián)度較高。

2.2 降水量因子的影響

甘肅省有70%以上的耕地分布在旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，水資源對(duì)這些地區(qū)來說尤為重要。從表1可以看出，自2009年起甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)降水量有明顯增加，在2013年達(dá)到了437.9毫米，出現(xiàn)了近10年來降水量的最大值。年平均降水量對(duì)甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食總產(chǎn)關(guān)聯(lián)度綜合排序僅在糧食混合收購價(jià)格之后且關(guān)聯(lián)度在0.8以上，這說明年平均降水量對(duì)旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食產(chǎn)量的影響非常重要。從旱作農(nóng)業(yè)區(qū)看（見表1），糧食穩(wěn)定增產(chǎn)的2009—2013年，五年的降水量與糧食總產(chǎn)關(guān)聯(lián)度也較高，都在0.8以上，糧食播種面積也從2009年的162.372萬公頃增長(zhǎng)到了2013年的175.344萬公頃，達(dá)到了旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食播種面積的歷史最高值。尤其是地膜覆蓋技術(shù)的推廣，保水劑蓄水保墑對(duì)甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食增產(chǎn)發(fā)揮了不可替代的作用。

2.3 化肥施用因子的影響

從甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)總體看（見表2）化肥施用與糧食總產(chǎn)關(guān)聯(lián)性正度排序列第四位，而且化肥施用量出現(xiàn)了先升后降的趨勢(shì)，從2009年的5.77萬噸增加到2019年的6.34萬噸，年均遞增幅度為0.817%，糧食產(chǎn)量由2009年的471.6萬噸增長(zhǎng)到2019年的597.66萬噸，年均遞增幅度為2.0%，化肥施用對(duì)糧食增產(chǎn)的作用效果明顯。國(guó)家提出要發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè)，化肥施用上就必然要減量增效，提高化肥的使用效率。即從甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)六個(gè)市分別來看，化肥施用量在不同的年份都出現(xiàn)了先升后降的態(tài)勢(shì)，六個(gè)市區(qū)11年來的化肥使用效果已經(jīng)出現(xiàn)了邊際效益遞減。近年來，化肥使用效率在不斷提高。

2.4 農(nóng)機(jī)總動(dòng)力的影響

農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力反映了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平，對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率提高、農(nóng)產(chǎn)品商品化意義重大。甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度發(fā)展緩慢，在2009年六個(gè)市區(qū)的農(nóng)機(jī)總動(dòng)力平均值才達(dá)到了127.50萬千瓦（見表1），但是自2009年起旱作農(nóng)業(yè)區(qū)的農(nóng)機(jī)總動(dòng)力在不斷增長(zhǎng)，農(nóng)業(yè)機(jī)械對(duì)糧食增產(chǎn)作用效果也較為明顯，從關(guān)聯(lián)度測(cè)算即可看出（見表2），農(nóng)機(jī)總動(dòng)力與糧食總產(chǎn)關(guān)聯(lián)性正度排序列第五位。甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)農(nóng)機(jī)總動(dòng)力由2009年的127.50萬千瓦增長(zhǎng)到2019年的146.98萬千瓦，年平均遞增幅度為1.2%，糧食產(chǎn)量由2009年的471.6萬噸增長(zhǎng)到2019年的597.66萬噸，年平均增加值為1.9%。但甘肅旱作區(qū)的其他農(nóng)業(yè)，目前生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展程度在50%左右，由于全國(guó)勞動(dòng)力工價(jià)不斷上升及糧食生產(chǎn)成本不斷加大，加之政府惠農(nóng)政策，今后農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化的發(fā)展程度將會(huì)繼續(xù)得到提高。

2.5 自然災(zāi)害成災(zāi)率因子的影響

甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)近11年來自然災(zāi)害成災(zāi)率大致都在50%以上，但是從表2可以看出自然災(zāi)害成災(zāi)率與糧食總產(chǎn)關(guān)聯(lián)性正度排序列第六位，是所有影響糧食產(chǎn)量因子的最后一位。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)自然災(zāi)害成災(zāi)率從2009年的77.80%下降到了2019年的62.39%（見表1）。從每個(gè)市區(qū)分別來看，雖然個(gè)別年份六個(gè)市的自然災(zāi)害成災(zāi)率較高，但是沒有影響糧食總產(chǎn)量的增加，可見隨著科技水平的不斷發(fā)展，自然災(zāi)害成災(zāi)率得到了有效的控制。

2.6 糧食混合收購價(jià)格因子的影響

從近11年全國(guó)糧食價(jià)格變動(dòng)與甘肅省糧食產(chǎn)量變動(dòng)歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中可知，即使在糧食市場(chǎng)機(jī)制不完善的時(shí)期，價(jià)格波動(dòng)機(jī)制也在很大程度上左右著甘肅省糧食生產(chǎn)。甘肅省糧食價(jià)格結(jié)構(gòu)調(diào)整與糧食產(chǎn)量?jī)r(jià)格波動(dòng)密切相關(guān)的兩個(gè)重要階段：（1）2009—2014年糧食價(jià)格穩(wěn)步增長(zhǎng)。2004年以來，政府連續(xù)頒布了6個(gè)中央1號(hào)文件，在逐步取消農(nóng)業(yè)稅的基礎(chǔ)上實(shí)行了糧食直補(bǔ)、農(nóng)機(jī)補(bǔ)貼、良種補(bǔ)貼和農(nóng)資綜合補(bǔ)貼等四種補(bǔ)貼[12]。在國(guó)家農(nóng)業(yè)政策補(bǔ)貼和宏觀價(jià)格調(diào)控的實(shí)施下，調(diào)動(dòng)了種糧農(nóng)民的積極性，甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食產(chǎn)量在2009—2014年之間實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)步增長(zhǎng)。糧食價(jià)格從2009年的1 846.00元/噸提高到了2014年的2 509.80元/噸，年平均提價(jià)幅度為2.4%。同時(shí)期（2009—2014年）甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食總產(chǎn)量也由471.6萬噸增長(zhǎng)到了648.42萬噸，糧食年平均增長(zhǎng)率為4.99%。（2）2015—2019年糧食價(jià)格下調(diào)。糧食收購價(jià)格從2015年的2 295.60元/噸下調(diào)到了2019年的2 182.60元/噸，下調(diào)幅度為0.47%，加之自然災(zāi)害原因，甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食總產(chǎn)量從2015年的650.28萬噸下降到了2019年的579.66萬噸。糧食混合收購價(jià)格在某幾個(gè)年份的上調(diào)將對(duì)糧食生產(chǎn)產(chǎn)生巨大的刺激作用，充分把潛在的糧食生產(chǎn)能力挖掘出來，從而帶動(dòng)糧食產(chǎn)量上升，對(duì)于刺激種糧農(nóng)民生產(chǎn)積極性和農(nóng)戶調(diào)整生產(chǎn)種植結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的導(dǎo)向作用。

3 甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食綜合生產(chǎn)能力的預(yù)測(cè)

3.1 用GM(1,1)模型進(jìn)行糧食總產(chǎn)量預(yù)測(cè)

原始數(shù)列為：

累加序列為：

生成X(1)的緊鄰均值序列，Z(1)為：

進(jìn)一步，求得如下變量：

得到預(yù)測(cè)累加序列、預(yù)測(cè)值、殘差以及相對(duì)誤差如表3所示。

表3 甘肅旱作農(nóng)業(yè)GM(1,1)模型擬合精度及誤差檢驗(yàn)

需要指出的是模型中誤差都小于等于10%且沒有超過10%（國(guó)際上糧食產(chǎn)量預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率一般以10%為限）。因此，模型糧食產(chǎn)量整體趨勢(shì)擬合良好，適合時(shí)間序列預(yù)測(cè)要求。

模型檢驗(yàn)：為保證預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性，下面對(duì)結(jié)果進(jìn)行殘差檢驗(yàn)、后驗(yàn)比檢驗(yàn)及小誤差概率P檢驗(yàn)。

3.1.1 殘差檢查。計(jì)算殘差：

相對(duì)誤差：

殘差與相對(duì)誤差的計(jì)算結(jié)果如表3所示，相對(duì)誤差最大為10.10%＜20%，預(yù)測(cè)效果較好，殘差檢驗(yàn)通過。

計(jì)算平均相對(duì)殘差：

模型的精度為：

3.1.2 后驗(yàn)比檢驗(yàn)及小誤差概率P檢驗(yàn)。計(jì)算原始序列標(biāo)準(zhǔn)差：

計(jì)算絕對(duì)誤差序列的標(biāo)準(zhǔn)差：

表4 GM(1,1)預(yù)測(cè)精度等級(jí)

根據(jù)以上模型檢驗(yàn)結(jié)果，說明預(yù)測(cè)結(jié)果可靠，預(yù)測(cè)出2020—2029年甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食生產(chǎn)潛力結(jié)果如圖1所示。

圖1 甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食產(chǎn)量GM(1,1)預(yù)測(cè)應(yīng)用及結(jié)果

從圖1中可以看出，以2020年甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食產(chǎn)量為參考，預(yù)測(cè)出2020年甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)每個(gè)地區(qū)年平均糧食總產(chǎn)量為103.37萬噸，比2019年增長(zhǎng)6.57萬噸，增幅為6.35%；甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食總產(chǎn)量為620.22萬噸，比2019年增加39.42萬噸，且從2020年到2029年未來10年糧食總產(chǎn)量都在波動(dòng)式的上升，未來10年糧食總產(chǎn)量年平均增長(zhǎng)幅度大致都在1%左右。需要說明的是GM(1,1)模型預(yù)測(cè)只是一種趨勢(shì)延續(xù)，糧食生產(chǎn)占優(yōu)勢(shì)的平?jīng)觥c陽和定西三市糧食增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯，實(shí)際由于國(guó)家糧食政策導(dǎo)向作用，甘肅旱作農(nóng)業(yè)地區(qū)糧食產(chǎn)量已經(jīng)超過模型預(yù)測(cè)2020年的620.22萬噸。糧食生產(chǎn)過程是自然、社會(huì)等諸多因素相互綜合作用的結(jié)果，用模型預(yù)測(cè)糧食的意義并不僅僅在于和實(shí)際擬定綜合準(zhǔn)確程度相比有多高，而主要在于對(duì)各種糧食政策實(shí)施方案可能都會(huì)出現(xiàn)的情況，對(duì)后人起到一種警示作用。

3.2 用多維GM(1,N)模型進(jìn)行糧食總產(chǎn)量預(yù)測(cè)

根據(jù)GM(1,N)得到模型擬合值、殘差序列，見表5。

表5 甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)GM(1,N)模型擬合精度及殘差

注意到，k0=3滿足改進(jìn)的GM(1,N)的殘差修正條件，為提高預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度，故進(jìn)行殘差修正的GM(1,N)預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果如表6所示。

表6 殘差修正的GM(1,N)預(yù)測(cè)結(jié)果

因GM(1,N)預(yù)測(cè)需要因變量的原始預(yù)測(cè)值，故采用時(shí)間序列的方法對(duì)相關(guān)序列數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，具體模型如表7所示。

表7 模型描述

考慮到甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度較低，農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平提升空間很大，甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)整體預(yù)測(cè)，把農(nóng)機(jī)總動(dòng)力放在甘肅省的歷史平均水平；自然災(zāi)害中的成災(zāi)率維持在歷史上平均水平；化肥推廣使用雖有負(fù)面影響效果，但是隨著有機(jī)肥、綠色肥料的推廣使用，它仍然是促進(jìn)糧食增產(chǎn)的因素之一；考慮到宜耕開發(fā)土地資源，旱作農(nóng)業(yè)區(qū)現(xiàn)有耕地不被其他用途占用，糧食每年單產(chǎn)水平以最低年平均增長(zhǎng)幅度2%左右進(jìn)行測(cè)算；年平均降水量按增長(zhǎng)2%左右進(jìn)行綜合測(cè)算；糧食收購價(jià)格歷史年均增長(zhǎng)大約為2.4%，這與國(guó)家政策導(dǎo)向理論有關(guān)，我們一致認(rèn)為由于甘肅省耕地、水等自然資源的約束、以及糧食生產(chǎn)資料較為短缺和我國(guó)糧食生產(chǎn)市場(chǎng)面臨開放的大環(huán)境背景下甘肅省糧食單產(chǎn)收購價(jià)格可能快速增長(zhǎng)，所以我們采用年平均價(jià)格增長(zhǎng)2%左右水平進(jìn)行綜合測(cè)算；按照上述的硬約束測(cè)算條件將其帶入測(cè)算模型，結(jié)果見圖2。

圖2 甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食產(chǎn)量GM(1,N)預(yù)測(cè)應(yīng)用及結(jié)果

從甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)GM(1,N)方程可知，在糧食綜合生產(chǎn)能力影響因子中，不同因子對(duì)糧食綜合生產(chǎn)能力影響程度不相同，促進(jìn)因子有糧食播種面積、化肥施用量、降水量以及糧食收購價(jià)格；農(nóng)機(jī)總動(dòng)力和自然災(zāi)害成災(zāi)率多為抑制因子，但綜合四個(gè)方程影響系數(shù)共同特點(diǎn)，糧食收購價(jià)格對(duì)每年糧食總產(chǎn)量影響最顯著，其次為降水量的影響，播種面積和化肥施用量是正向促進(jìn)因子，只是影響程度偏弱而已。

糧食混合收購價(jià)格對(duì)每年糧食總產(chǎn)量影響最為顯著，其在甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)對(duì)糧食總產(chǎn)量影響度方面排名第一，從歷史數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)效果來看甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食收購價(jià)格從2009年開始先升后降，其中糧食平均收購價(jià)格在2014年出現(xiàn)最高，為2 509.80元/噸，糧食平均收購價(jià)格在2009年出現(xiàn)最低，為1 846元/噸，糧食收購價(jià)格年平均上升幅度為2.4%，且經(jīng)過GM(1,N)的預(yù)測(cè)顯示糧食收購價(jià)格在2020年以后將會(huì)維持在2 143元/噸左右，不會(huì)出現(xiàn)大幅度的變化。從預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)中看出2020—2029年甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食總產(chǎn)量2020年達(dá)到了584.64萬噸，2029年達(dá)到了1 083.66萬噸，未來10年甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)年平均糧食產(chǎn)量增長(zhǎng)幅度為4.2%。

甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食播種面積歷史數(shù)據(jù)波動(dòng)情況為先升后降，分別是從2009年的162.375萬公頃上升為2013年的175.344萬公頃，后來從2014年的174萬公頃下降為2019年的149.934萬公頃，平均年下降率為2.6%，并從這幾年國(guó)家糧食安全政策的提出和預(yù)測(cè)結(jié)果顯示糧食播種面積不會(huì)出現(xiàn)大幅度的變化。其次是響應(yīng)國(guó)家退耕還林還草以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)的要求，耕地面積不可能增加，但甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)卻有其他可以增加的潛力。

提高甘肅省旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食綜合生產(chǎn)能力的主要方法是提高糧食單位產(chǎn)量，而提高糧食單位產(chǎn)量又以糧食生產(chǎn)領(lǐng)域的科技進(jìn)步為首要任務(wù)。甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食單產(chǎn)從2009年的3 307.3千克/公頃增長(zhǎng)到2019年的5 625千克/公頃，平均年增長(zhǎng)率為3.7%，即這是所有影響甘肅省旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食生產(chǎn)能力因素中較大的制約條件。

4 結(jié)論及對(duì)策建議

4.1 結(jié)論

本研究利用糧食總產(chǎn)量、播種面積、年平均降水量、化肥施用量、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力、糧食受災(zāi)面積成災(zāi)率、糧食混合收購價(jià)格等指標(biāo)，運(yùn)用2009—2019年甘肅旱作農(nóng)業(yè)地區(qū)的數(shù)據(jù)和實(shí)證分析系統(tǒng)地對(duì)甘肅旱作農(nóng)業(yè)地區(qū)糧食生產(chǎn)的狀況水平進(jìn)行研究。研究表明，甘肅旱作農(nóng)業(yè)地區(qū)糧食生產(chǎn)總量從2009—2019年在不斷增加，糧食綜合生產(chǎn)能力也在不斷提高；在近11年內(nèi)發(fā)現(xiàn)糧食收購價(jià)格、降水量以及播種面積是影響甘肅旱作農(nóng)業(yè)地區(qū)糧食綜合生產(chǎn)能力的三個(gè)最主要因素，但糧食收購價(jià)格對(duì)糧食生產(chǎn)能力的影響較大，降水量對(duì)糧食生產(chǎn)能力的影響次之，播種面積對(duì)糧食生產(chǎn)能力的影響排名第三；以前化肥施用量是影響甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)糧食生產(chǎn)能力的重要因素，但近年來隨著綠色發(fā)展理念的推廣，化肥施用量在不斷遞減，對(duì)糧食綜合生產(chǎn)能力的影響降低；成災(zāi)率在任何時(shí)間段都和糧食綜合生產(chǎn)能力呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力與糧食綜合生產(chǎn)能力呈現(xiàn)正相關(guān)。

4.2 對(duì)策建議

4.2.1 加強(qiáng)耕地保護(hù)和提高耕地生產(chǎn)質(zhì)量。通過多種途徑和方法增加甘肅旱作農(nóng)業(yè)地區(qū)耕地?cái)?shù)量，做好中低產(chǎn)田改造，有效提高這些地區(qū)耕地的生產(chǎn)能力。優(yōu)化農(nóng)田結(jié)構(gòu)，積極促進(jìn)農(nóng)村土地優(yōu)化流轉(zhuǎn)，實(shí)行土地集約化生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，立足于土地整理，完善耕地補(bǔ)貼制度，讓種糧農(nóng)民真正感到實(shí)惠，從而穩(wěn)定住甘肅旱作農(nóng)業(yè)地區(qū)糧食種植面積。

4.2.2 積極推廣旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)。強(qiáng)化集雨水庫補(bǔ)灌與綜合水肥利用一體化補(bǔ)灌技術(shù)綜合應(yīng)用，針對(duì)旱作補(bǔ)灌農(nóng)業(yè)的實(shí)際，側(cè)重以綜合蓄水和高效綜合利用自然降水補(bǔ)灌技術(shù)為核心，通過綜合配置新型軟體集雨水庫儲(chǔ)窖，充分利用集雨窖面、設(shè)施集雨棚面及硬化道路等區(qū)域作為集水面，儲(chǔ)存自然降水，提高自然降水補(bǔ)灌資源的綜合利用效率。強(qiáng)化地膜減量增效技術(shù)應(yīng)用，注重發(fā)揮地膜減量、保水劑蓄水保墑作用，助推高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田耕地質(zhì)量提升，重點(diǎn)推廣保水劑、水肥一體化替代地膜技術(shù)應(yīng)用，開展全生物降解膜、秸稈覆蓋替代地膜試驗(yàn)示范，減少地膜對(duì)環(huán)境的污染和殘膜對(duì)土壤的污染。

4.2.3合理利用化肥，提高化肥使用效率。推進(jìn)農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)土地施肥，根據(jù)各地區(qū)的資源稟賦情況，合理研究制定作物生產(chǎn)單位面積土地施肥標(biāo)準(zhǔn)；加快調(diào)整糧食生產(chǎn)化肥使用結(jié)構(gòu)，深入推進(jìn)綠色肥料的研發(fā)力度，促進(jìn)大量活性元素與中微量元素有效配合，引導(dǎo)農(nóng)用肥料行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化轉(zhuǎn)型升級(jí)，擴(kuò)大提高新型農(nóng)用肥料產(chǎn)品占比，推廣先進(jìn)施肥技術(shù)和設(shè)備。

4.2.4 加大科技資金在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的投入力度，保證農(nóng)業(yè)高水平發(fā)展。建立健全新型農(nóng)業(yè)機(jī)械化新技術(shù)推廣服務(wù)體系和新型社會(huì)化農(nóng)業(yè)服務(wù)體系，繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)農(nóng)業(yè)科研院所和機(jī)關(guān)科研單位的引導(dǎo)和扶持，并支持涉農(nóng)企業(yè)自主研發(fā)、生產(chǎn)、推廣以及實(shí)用性機(jī)械化新技術(shù)和新產(chǎn)品，提高甘肅旱作農(nóng)業(yè)區(qū)的機(jī)械化水平。

4.2.5 保護(hù)和提高種糧農(nóng)民的生產(chǎn)積極性。甘肅省應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)農(nóng)村種糧作業(yè)農(nóng)民的直接糧食補(bǔ)貼支持力度，做到重點(diǎn)保護(hù)糧食的補(bǔ)貼方向。積極號(hào)召種糧農(nóng)民參與購買糧食保險(xiǎn)和參加期貨，保護(hù)種糧農(nóng)民利益，調(diào)動(dòng)種糧農(nóng)民參與糧食生產(chǎn)的積極性。