基于灰色理論的河南省林業(yè)產(chǎn)業(yè)結構分析預測

張碩,李偉,焦春雨,王露露,洪弦,董瑞朋

河南省遠志林業(yè)規(guī)劃設計有限公司,河南 鄭州 450000

林業(yè)經(jīng)濟已成為我國國民經(jīng)濟發(fā)展中不可缺少的一部分，大力發(fā)展林業(yè)經(jīng)濟不僅有利于促進我國國民經(jīng)濟發(fā)展，還有利于經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展。但目前我國林業(yè)經(jīng)濟還處于粗放式經(jīng)濟增長，且林業(yè)產(chǎn)業(yè)結構不合理依然是限制林業(yè)經(jīng)濟增長的主要因素[1]，因此，如何調整與優(yōu)化林業(yè)產(chǎn)業(yè)結構已逐漸成為當今林業(yè)研究主要熱點之一。

合理的林業(yè)產(chǎn)業(yè)結構不僅有利于促進林業(yè)產(chǎn)業(yè)之間協(xié)調發(fā)展，還能在充分合理地利用現(xiàn)有自然資源的基礎之上發(fā)揮林業(yè)的最大經(jīng)濟效益[2]。目前我國對林業(yè)產(chǎn)業(yè)結構的分析方法大多以灰色理論為主，如林如青[3]等通過灰色理論方法對福建省林業(yè)產(chǎn)業(yè)結構進行了系統(tǒng)分析，邵礫群[4]等認為第一產(chǎn)業(yè)是陜西省林業(yè)產(chǎn)業(yè)中的主導產(chǎn)業(yè)，余亞亮[5]等認為第三產(chǎn)業(yè)和第二產(chǎn)業(yè)是江西省林業(yè)產(chǎn)業(yè)的主導產(chǎn)業(yè)，而葉鋒[6]等則進一步說明中國大部分區(qū)域均存在林業(yè)產(chǎn)業(yè)結構不合理的現(xiàn)象，且具有一定的區(qū)域異質性。

河南省作為中原地區(qū)的林業(yè)大省，近年來積極開展國土綠化、退耕還林、天然林保護等工程，林業(yè)發(fā)展也呈現(xiàn)出較好的趨勢，但不可否認的是河南省大部分地區(qū)林業(yè)各產(chǎn)業(yè)結構不平衡。因此，為更好地了解河南省林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，基于河南省2000—2018 年間林業(yè)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值資料，采用矢量夾角模型對河南省林業(yè)產(chǎn)業(yè)結構穩(wěn)定性進行分析，用灰色關聯(lián)度法分析該區(qū)域林業(yè)總產(chǎn)值、第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值和第三產(chǎn)業(yè)總值之間的變化規(guī)律及相關性，同時建立GM（1,1）灰色系統(tǒng)模型對其未來10 年進行預測，以期為河南省林業(yè)產(chǎn)業(yè)結構的調整與優(yōu)化通過科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究數(shù)據(jù)

河南省林業(yè)產(chǎn)業(yè)結構數(shù)據(jù)來源于中國林業(yè)統(tǒng)計年鑒（2000—2018 年），各年各產(chǎn)業(yè)及總產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值如表1 所示。

表1 河南省2000-2018 年林業(yè)產(chǎn)值數(shù)據(jù)Tab.1 Forestry output value data of Henan Province from 2000 to 2018

1.2 研究方法

1.2.1 矢量夾角模型

矢量夾角模型是評價某一產(chǎn)業(yè)結構穩(wěn)定程度的主要分析方法，近年來也逐漸應用于林業(yè)之中[5,7]。該模型將林業(yè)三大產(chǎn)業(yè)看作是一組三維向量，并用不同向量之間的夾角 θ來作為衡量林業(yè)產(chǎn)業(yè)結構穩(wěn)定程度的指標，即向量夾角 θ會隨某一產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值占總產(chǎn)值的比重變化而變化，夾角 θ越大，說明林業(yè)產(chǎn)業(yè)結構變化程度越大越不穩(wěn)定。應用矢量夾角模型來分析河南省林業(yè)產(chǎn)業(yè)結構的穩(wěn)定性，其計算原理如下：

公式當中，Si(t)是河南省林業(yè)第i 產(chǎn)業(yè)第t 年產(chǎn)值占林業(yè)總產(chǎn)值的比重（i=1，2，3），θ是Si(t)和Si(t-1)之間的夾角，被稱為林業(yè)產(chǎn)業(yè)結構變動系數(shù)，θ ≤90°。

1.2.2 灰色關聯(lián)度

灰色關聯(lián)度是灰色系統(tǒng)理論的基礎，也是對多因素、多層次分析應用最廣的分析方法，近年來，也逐漸應用于分析林業(yè)產(chǎn)業(yè)結構[8-11]。通過建立灰色關聯(lián)度模型，可在隨機的因素序列中找出林業(yè)產(chǎn)業(yè)中第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)及其總值之間的變化關系及影響程度，進而有利于林業(yè)產(chǎn)業(yè)結構的調整與優(yōu)化。其計算原理為：

（1）確定參考序列和對比序列：參考序列為林業(yè)產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的時間序列X0，對比序列為林業(yè)第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)，分別計為Xi，i=1，2，3

（2）數(shù)據(jù)無量綱化處理，對原始數(shù)據(jù)進行計算絕對差序列，并從中選擇極大值與極小值。

（3）計算關聯(lián)系數(shù)，式中 ρ為分辨系數(shù)，本研究ρ=0.5

（4）計算關聯(lián)度

1.2.3 GM（1,1）模型預測

GM（1,1）模型是灰色理論的主要的預測模型，相比于傳統(tǒng)預測模型，GM（1,1）模型對數(shù)據(jù)量要求小，能在眾多因素不確定的基礎上得出最符合實際、精度較高的預測趨勢[12-17]。其計算原理可見

（1）數(shù)據(jù)處理

對原始時間序列X0進行累加得累加生成序列X1，

計算n 值取到10

由累加序列X1得到緊鄰的均值生成序列：

其中:

計算n 值取到10

（2）白化型GM（1,1）模型參數(shù)估計

式中：a 為發(fā)展系數(shù)；b 為灰作用量。根據(jù)最小二乘法原則，可得參數(shù)a，b

（3）預測模型

（4）還原模型預測值

2 研究結果

2.1 穩(wěn)定性分析

采用矢量夾角模型對河南省林業(yè)產(chǎn)業(yè)結構穩(wěn)定性進行數(shù)據(jù)分析，由圖1 可知，2000—2018 年間林業(yè)產(chǎn)業(yè)結構變動系數(shù)整體呈先增后減的變化特征，且增加的變化幅度小于減小變化的幅度，并分別在2005 年和2011 年達到最大值0.28 和最小值0.01。總體來看，2000—2007 年河南省林業(yè)產(chǎn)業(yè)結構變動較大，而2007—2018 年林業(yè)產(chǎn)業(yè)結構系數(shù)變化幅度都較小，說明前期河南省林業(yè)產(chǎn)業(yè)結構變動大、不穩(wěn)定、不合理，但隨著不斷優(yōu)化和調整，目前河南省林業(yè)產(chǎn)業(yè)結構已逐漸趨于合理化和穩(wěn)定化。

圖1 2000—2018 年間河南省林業(yè)產(chǎn)業(yè)結構變動系數(shù)Fig.1 Variation coefficient of forestry industrial structure in Henan Province from 2000 to 2018

2.2 灰色關聯(lián)度分析

由表2 可知，河南省林業(yè)第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值與林業(yè)總產(chǎn)值的關聯(lián)度最高，第一產(chǎn)業(yè)次之，第三產(chǎn)業(yè)最低，灰色關聯(lián)度值分別為0.9059、0.8708、0.7242，且三大產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值與總產(chǎn)值之間的關聯(lián)度具有顯著差異，這說明2000—2018 年間河南省林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，而在此期間對林業(yè)發(fā)展起主導作用的是林業(yè)第二產(chǎn)業(yè)。

表2 河南省林業(yè)總產(chǎn)值與三大林業(yè)產(chǎn)業(yè)的動態(tài)灰色關聯(lián)度分析Tab.2 Dynamic grey correlation analysis between the total forestry output value and the three major forestry industries in Henan Province

在2000—2018 年間第一和第三產(chǎn)業(yè)的灰色關聯(lián)度的變化趨勢幾乎一致，其原因主要為第一產(chǎn)業(yè)是林業(yè)基礎產(chǎn)業(yè)，而第一產(chǎn)業(yè)的發(fā)展則有利于河南省整體生態(tài)面貌的改善，進而可直接影響第三產(chǎn)業(yè)。第二產(chǎn)業(yè)灰色關聯(lián)度值整體呈增加變化趨勢，而第一產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)灰色關聯(lián)度值均呈減小變化趨勢，但兩者產(chǎn)值占林業(yè)總產(chǎn)值的比重變化趨勢不一致。

2000—2018 年間林業(yè)第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占林業(yè)總產(chǎn)值的比重整體呈下降趨勢，而第二和第三產(chǎn)業(yè)所占比重整體呈上升趨勢，但第三產(chǎn)業(yè)增加的幅度小于第二產(chǎn)業(yè)。究其原因可能為：一是國家全面倡導發(fā)展綠色經(jīng)濟，全面禁止以消費大量資源來促進經(jīng)濟發(fā)展的方式，而傳統(tǒng)的林業(yè)第一產(chǎn)業(yè)對林業(yè)資源依賴高，且具有科技含量不高和產(chǎn)品附加值值較低的特征，目前已無法適應河南省林業(yè)迅速發(fā)展的需求，二是河南省不斷創(chuàng)新林業(yè)機制，不斷加大林業(yè)科技力量投入，進而積極推動林產(chǎn)品深加工和系列產(chǎn)品的開發(fā)，最終形成規(guī)?；?、特色化、集團化、新興化和高標準的林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局。三是因為“兩山”理論和生態(tài)文明建設理念愈發(fā)深入人心，河南省各級政府依據(jù)現(xiàn)有林業(yè)資源，從實際出發(fā)，不斷開發(fā)利用森林自然景觀和人文景觀，進而滿足人民對森林生態(tài)服務功能的需求，進而促使林業(yè)第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2.3 林業(yè)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值預測

為進一步提高河南省林業(yè)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值預測的精度，以2006 年以后的河南省林業(yè)各產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)為基礎，使用Python 軟件建立GM（1,1）預測模型，模型參數(shù)a，b 值由最小二乘法進行計算，同時對參數(shù)估計值做t 檢驗，而模型預測精度由方差比作為主要的評價依據(jù)，進而最終確定河南省林業(yè)三大產(chǎn)業(yè)的預測模型。

河南省林業(yè)三大產(chǎn)業(yè)預測模型的方差比分別為0.061、0.036 和0.0073，對照表3 可知，三大產(chǎn)業(yè)的預測模型均達到了一級標準，且參數(shù)估計值經(jīng)過t 檢驗后均達到極顯著水平，說明河南省林業(yè)三大產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的預測模型精度較高，可以用于預測河南省林業(yè)三大產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值，預算結果如表4 所示，預測模型如下所示:

表3 模型預測精度等級標準Tab.3 Model prediction accuracy grade standard

表4 河南省林業(yè)三大產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值預測Tab.4 Forecast of the output value of the three major forestry industries in Henan Province

第一產(chǎn)業(yè)：

第二產(chǎn)業(yè)：

第三產(chǎn)業(yè)：

由表4 可知，河南省林業(yè)產(chǎn)業(yè)未來十年內(nèi)依然保持高速發(fā)展的上升趨勢，從產(chǎn)值上看第二產(chǎn)業(yè)依然占據(jù)主導地位，第三產(chǎn)業(yè)會在2028 年首次超過第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值，達到總產(chǎn)值的26.67%但從產(chǎn)值年均增長率上看，與2018 年相比，在未來的十年第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值年均增長率最高，第二產(chǎn)業(yè)增長率次之，第一產(chǎn)業(yè)最低，到2028 年年均增長率分別為22.43%、18.7%、10.28%，第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度是第一產(chǎn)業(yè)的2 倍左右，說明此次模型預測結果與河南省林業(yè)發(fā)展方向整體保持一致。其原因可能為：隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國社會主要矛盾已經(jīng)轉換為人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的矛盾，進而使得森林生態(tài)旅游已成為國內(nèi)旅游主要的發(fā)展方向。為進一步地促進森林生態(tài)旅游發(fā)展，河南省先后建立31 處國家森林公園，同時積極推進森林城市、森林鄉(xiāng)村等工程建設，進而全面促進森林生態(tài)旅游發(fā)展。

此外，未來十年內(nèi)林業(yè)第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占總產(chǎn)值的比重幾乎不變，依然處于主導地位，而第一產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)所占比重變化較大，其中第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將在2028 年超過第一產(chǎn)業(yè)，說明未來十年，河南林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局將由“二、一、三”格局向“二、三、一”格局過渡，這符合目前河南省林業(yè)實際發(fā)展方向，有利于河南省林業(yè)可持續(xù)發(fā)展，也更利于河南省林業(yè)產(chǎn)業(yè)結構合理化、穩(wěn)定化。

3 建議

（1）全面提高林地利用效率，穩(wěn)定發(fā)展林業(yè)第一產(chǎn)業(yè)

第一產(chǎn)業(yè)是林業(yè)產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的立足之本，近年來，河南省積極開展國土綠化、國家儲備林、天然林保護等工程，省內(nèi)生態(tài)地貌雖得到顯著改善，但依然存在林地利用效率低、樹種單一、抗逆性差、生態(tài)和經(jīng)濟效益低等問題。為進一步優(yōu)化第一產(chǎn)業(yè)結構，首先應從實際出發(fā)，優(yōu)化營林樹種，并將營林發(fā)展重心由林地面積轉向林分質量，同時也應大力發(fā)展鄉(xiāng)土珍貴樹種、大徑材培育，不僅有利于緩解國內(nèi)木材供需的結構性矛盾，還有利于維護國家木材生產(chǎn)安全。最后，森林資源與林區(qū)工人和農(nóng)民的生活息息相關，各級政府在積極開展天然林保護和國家公益林等工程來保護森林資源的同時，也應出臺相關政策文件，鼓勵林農(nóng)大力發(fā)掘林地生產(chǎn)潛力，積極發(fā)展林藥、林草、林菌、林禽等林地立地復合式經(jīng)營，進而促進第一產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

（2）重點加強科學技術投入，全面帶動林業(yè)第二產(chǎn)業(yè)

近年來，河南省第二林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，實現(xiàn)年產(chǎn)值逐年遞增，已逐漸成為林業(yè)產(chǎn)業(yè)中優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。優(yōu)化林業(yè)第二產(chǎn)業(yè)結構，首先應立足于現(xiàn)狀，繼續(xù)擴大第二產(chǎn)業(yè)的主導作用，形成第一產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)同頭并駕的發(fā)展新格局，進而不斷拉動林業(yè)總產(chǎn)值的增長，其次，木材加工業(yè)是林業(yè)第二產(chǎn)業(yè)中的核心產(chǎn)業(yè)，但隨著生態(tài)文明理念和兩山理論愈發(fā)深入人心，以消耗林木資源為主的第二產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢必會受到制約，因此，各級政府應加大對制造業(yè)的資金和政策的扶持力度，企業(yè)也應建立科研技術研發(fā)中心，研發(fā)方向主要為如何將以木材為原料的加工業(yè)轉為以非木質為原材料的林產(chǎn)品加工業(yè)，同時也應加大與地方科研院校的合作力度，不斷創(chuàng)新林產(chǎn)品加工體制，提高林產(chǎn)品質量和科技含量，進而不斷促進第二產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展。

（3）充分挖掘林業(yè)現(xiàn)有資源，大力發(fā)展林業(yè)第三產(chǎn)業(yè)

研究表明評價某一區(qū)域林業(yè)產(chǎn)業(yè)結構高度化和經(jīng)濟現(xiàn)代化的主要依據(jù)是林業(yè)第三產(chǎn)業(yè)[18]，而目前河南省林業(yè)第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占比較低，尚未形成規(guī)?；€處于產(chǎn)業(yè)初級發(fā)展階段。優(yōu)化林業(yè)第三產(chǎn)業(yè)結構，首先河南省可立足于嵩山少林寺、洛陽老君山、焦作云臺山、大蘇山國家級森林公園等森林資源優(yōu)勢，滿足人民回歸自然的需求，因此可在森林資源豐富的地區(qū)建設森林公園、自然保護區(qū)、濕地公園，開發(fā)具有區(qū)域特色的生態(tài)旅游產(chǎn)品，將其打造成集森林生態(tài)旅游與休閑服務產(chǎn)業(yè)為一體的新型旅游城市，進而大力促進林業(yè)第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。其次，政府應擴寬投資渠道，加大社會資本投入比例，簡化社會資本投入流程，進而為第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供保障。

（4）全面實施林業(yè)產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略，形成區(qū)域特色林業(yè)產(chǎn)業(yè)

河南省森林資源豐富，但具有一定的區(qū)域異質性，在調整林業(yè)結構時，首先應因地制宜，在森林資源豐富的山區(qū)應重點培育和開發(fā)具有高附加值的特色生物資源和林產(chǎn)品，形成“基地+公司+林場+林農(nóng)”的發(fā)展模式，并建立集、生產(chǎn)、加工、銷售和售后于一體的產(chǎn)業(yè)鏈。其次，各級政府應依托現(xiàn)有區(qū)位優(yōu)勢，發(fā)揮比較優(yōu)勢，將林產(chǎn)品精加工來作為林業(yè)重點發(fā)展方向，形成具有區(qū)域特色的產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，此外，各級政府應以現(xiàn)有森林景觀資源和人文景觀資源為資源，拓寬融資渠道，加大社會資本融入比例，形成具有區(qū)域特色森林生態(tài)旅游品牌。最后，各級政府應加大對龍頭企業(yè)政策和資金的扶持力度，繼續(xù)擴大龍頭企業(yè)的主導作用，不斷帶動中小企業(yè)和林農(nóng)經(jīng)濟效益的增長，進而為河南省林業(yè)產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展和林業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供保障。