蘇海民，方 剛，何愛霞，董傳斌

(宿州學(xué)院地球科學(xué)與工程學(xué)院，安徽宿州 234000）

宿州市糧食生產(chǎn)灰色關(guān)聯(lián)分析及預(yù)測*

蘇海民，方 剛，何愛霞，董傳斌

(宿州學(xué)院地球科學(xué)與工程學(xué)院，安徽宿州 234000）

根據(jù)宿州市1978～2009年糧食產(chǎn)量相關(guān)統(tǒng)計資料，運用灰色模型對宿州市糧食生產(chǎn)預(yù)測并進行影響因素灰色關(guān)聯(lián)分析.結(jié)果表明:宿州市糧食產(chǎn)量整體呈上升趨勢，但中間因氣候因素導(dǎo)致較大波動，若措施得當，未來6年糧食產(chǎn)量將逐年增加;9個影響因子中，糧食單產(chǎn)、糧食播種面積、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料價格及農(nóng)田水利設(shè)施是影響宿州市糧食生產(chǎn)的最重要的因子.

宿州市;糧食產(chǎn)量;灰色關(guān)聯(lián);灰色預(yù)測

糧食安全事關(guān)發(fā)展大局，事關(guān)整個社會的穩(wěn)定，確保糧食安全責(zé)任重大.從近年的全球性糧食危機來看，在當前復(fù)雜的國際形勢下，保持一定水平的糧食自給率是非常必要的.區(qū)域糧食供需平衡是國家糧食安全的重要組成部分，探討典型地區(qū)的糧食生產(chǎn)、供給與需求問題，對于國家糧食安全具有重要意義［1］.安徽省是我國糧食主產(chǎn)省，也是商品糧調(diào)出大省，宿州市又位于安徽省北部平原糧食的主產(chǎn)區(qū)，在保障安徽糧食安全中起著舉足輕重的作用.探討近期宿州市糧食生產(chǎn)的變化特征、影響因素、促進機制，對于該區(qū)實現(xiàn)糧食生產(chǎn)與社會經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要的參考價值，對于其它區(qū)域也具有借鑒意義.

1 研究區(qū)概況

宿州是安徽省的北大門，位于黃淮平原南端，與蘇、魯、豫3省11縣接壤，北鄰江蘇徐州市和山東菏澤市，西接河南商丘市，東連江蘇淮陰市.1999年春，撤地建市，設(shè)立省轄宿州市，轄碭山、蕭縣、靈璧、泗縣和埇橋區(qū)，總?cè)丝?04萬人，總面積9 787km2.宿州市自然條件較為優(yōu)越，農(nóng)業(yè)開發(fā)歷史悠久，屬于暖溫帶季風(fēng)氣候，雨熱同期，多年平均降水量800 mm左右，年均溫15℃;地勢平坦，地形以平原為主，占全市總面積的91%.2009年，全市生產(chǎn)總值540.6億元，按可比價格計算，比上年增長12.1%.年末全市從業(yè)人員352.3萬人，比上年增加10.5萬人，年末城鎮(zhèn)登記失業(yè)率控制在4.3%以內(nèi).

2 研究方法

2.1 指標體系構(gòu)建

糧食生產(chǎn)是自然再生產(chǎn)和社會再生產(chǎn)的有機結(jié)合，同時受到資源、環(huán)境、社會、經(jīng)濟及政策等多種因素的影響.不同區(qū)域的糧食生產(chǎn)資源環(huán)境狀況、要素投入水平、經(jīng)濟發(fā)展特征、社會需求結(jié)構(gòu)、制度與政策的改變，都可能使糧食生產(chǎn)布局在區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中不斷調(diào)整［1］.根據(jù)灰色系統(tǒng)分析方法的思路和要求，以及宿州市現(xiàn)有糧食生產(chǎn)資料情況，采用1999～2009年序列資料作為基礎(chǔ)，通過對宿州市糧食生產(chǎn)影響因素的定性判斷，從中選擇9個影響糧食總產(chǎn)量的主要因子:x1—有效灌溉面積，x2—化肥施用量(折純)，x3—農(nóng)村用電量，x4—農(nóng)業(yè)機械總動力，x5—糧食播種面積，x6—農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料價格指數(shù)(以1990年價格為100)，x7—糧食單產(chǎn)，x8—年均氣溫，x9—年降水量，x0—糧食總產(chǎn)量.1999～2009年宿州市糧食產(chǎn)量及影響因子統(tǒng)計結(jié)果，見表1.

表1 1999～2009年宿州市糧食產(chǎn)量及影響因子統(tǒng)計Tab.1 The statistical data of grain production and impact factors during 1978 ～1998 in Suzhou City

2.2 灰色關(guān)聯(lián)分析的建模機理

為深入分析宿州市糧食問題，可建立糧食總產(chǎn)量與其影響因素的灰色關(guān)聯(lián)分析模型，確定主要影響因素，為解決糧食問題提供科學(xué)依據(jù).灰色關(guān)聯(lián)分析主要過程可以分為原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、計算關(guān)聯(lián)系數(shù)、求關(guān)聯(lián)度、排關(guān)聯(lián)序4個部分.灰色關(guān)聯(lián)度分析能夠分析糧食產(chǎn)量波動與各生產(chǎn)要素波動之間的關(guān)聯(lián)程度，從而判斷各影響因素的影響大小次序［2，3］.

1)建立模型原始數(shù)列

參考數(shù)列:x0(k)={x0(1)，x0(2)，…，x0(n)}

比較數(shù)列:xi(k)={xi(1)，xi(2)，…，xi(n)}(i=1，2，…m)

2)對原始數(shù)據(jù)作無量綱化處理

由于原始數(shù)據(jù)的量綱不同，致使數(shù)據(jù)在數(shù)量上的差異性很大，這樣在比較時就難以得到正確的結(jié)果，為保證原始數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性，因此需要對原始數(shù)據(jù)進行變換，作無量綱化處理.本文采用初值化方法對原始數(shù)據(jù)進行處理.

3)求差序列

公式表示為:

4)求參考序列與比較序列的最大值Zmax與最小值Zmin

7)排列關(guān)聯(lián)序

2.3 GM(1，1)灰色關(guān)聯(lián)預(yù)測模型

建立GM(1，1)模型的實質(zhì)是對原始數(shù)據(jù)作一次累加生成，使生成數(shù)據(jù)列呈一定規(guī)律，其相應(yīng)的曲線可以用典型曲線逼近，然后用逼近的曲線作為模型，最后將模型預(yù)測值作一次累減還原，用以對系統(tǒng)進行預(yù)測［4，5］.

1)設(shè)有原始時間數(shù)列{x(0)(k)}，其一次累加生成的數(shù)列為:

2)GM(1，1)模型的建模過程及求解

GM(1，1)的一般形式的微分方程為:

利用最小二乘法求解a、u:

應(yīng)，即x(1)的灰色預(yù)測模型為:x(0)的灰色預(yù)測模型可通對x(1)作一次累減還原得到，即:

3 結(jié)果與分析

3.1 宿州市糧食生產(chǎn)總體變化特征

宿州是安徽省重要糧食產(chǎn)區(qū)，從年糧食總產(chǎn)量來看，1978年至“八五”期間，糧食產(chǎn)量基本上平穩(wěn)增長，波動性小，共增產(chǎn)1564.54萬t，年均增長率為6.02%.“八五”以后，糧食產(chǎn)量出現(xiàn)較大波動，1997年糧食產(chǎn)量達到346.81萬t，為歷史最高水平，1998年受洪澇等自然災(zāi)害影響，糧食產(chǎn)量銳減至226.65萬t，比上年減少34.65%，2003年宿州市發(fā)生了嚴重洪澇災(zāi)害、病蟲害和旱災(zāi)，使種植業(yè)生產(chǎn)損失嚴重，主要農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量再次出現(xiàn)大幅度下降，年糧食總產(chǎn)量只有205.88萬t，為“八五”以來歷史最低值.2004年以來全市上下認真貫徹中央1號和安徽省委3號文件精神，加大對“三農(nóng)”的支持力度，進一步調(diào)動了農(nóng)民的生產(chǎn)積極性，農(nóng)業(yè)種植面積擴大，糧食產(chǎn)量逐年增加，2009年糧食總產(chǎn)量達380萬t，宿州市1978～2009年糧食生產(chǎn)變動趨勢如圖1所示.

圖1 1978～2009年宿州市糧食總產(chǎn)量變化Fig.1 The changes of grain production in during1978 ～2009 years in Suzhou City

3.2 宿州市糧食產(chǎn)量影響因素的關(guān)聯(lián)分析

建立上述糧食總產(chǎn)量的影響因子(x1～x9)與糧食總產(chǎn)量x0的關(guān)聯(lián)模型，經(jīng)運算后得到研究時段宿州市糧食總產(chǎn)量與9個主要影響因子的關(guān)聯(lián)結(jié)果，見表2.

表2 1999～2009年糧食總產(chǎn)量和影響因素的灰色關(guān)聯(lián)分析Tab.2 Grey correlation analysis of grain production and factors during 1999 ～2009 in Suzhou City

3.2.1 糧食單產(chǎn)是影響宿州市糧食生產(chǎn)的首要因素

糧食產(chǎn)量在很大程度上依賴于糧食單產(chǎn)，1999年以來宿州市糧食單產(chǎn)總體呈緩慢上升趨勢，但波動不大，除2003年因發(fā)生嚴重洪澇災(zāi)害、病蟲害和旱災(zāi)，使種植業(yè)生產(chǎn)損失嚴重，糧食單產(chǎn)大幅度下降，糧食總產(chǎn)量也由2002年299.62萬t下降到205.88萬t，比上年下降31.3%.隨著科學(xué)技術(shù)水平發(fā)展和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的實施，單產(chǎn)對糧食產(chǎn)量的作用將會越來越大，因此，今后應(yīng)進一步加大科技投入，努力提高糧食單產(chǎn)，以確保在人口增加和耕地面積減少的情況下，以保證糧食生產(chǎn)的穩(wěn)定和持續(xù)發(fā)展.

3.2.2 糧食作物播種面積是宿州市糧食生產(chǎn)的主要因素

從灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果來看，播種面積與糧食產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)序居于第2位，是影響宿州糧食產(chǎn)量的主要因素.自1999年以來，宿州市糧食播種面積變化大致經(jīng)歷了2個階段，1999～2003年糧食播種面積呈下降趨勢，由1999年的692.56 ×103hm2減少到2001 年的630.59 ×103hm2，減少了8.95%，2001 ～2003 年處于相對平穩(wěn)期.2004 年以來全市上下認真貫徹中央1號和安徽省委3號文件精神，加大對“三農(nóng)”的支持力度，進一步調(diào)動了農(nóng)民的生產(chǎn)積極性，農(nóng)業(yè)種植面積不斷擴大，由2004年669.92×103hm2逐漸增加到770×103hm2，增加了107.08×103hm2，年均增加3.20%.同期糧食產(chǎn)量也由332.26萬t增加到380萬t，增加了47.74萬t，年均增長2.87%，由此可見，糧食播種面積與糧食總產(chǎn)量的增減幾乎同步.

3.2.3 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料價格指數(shù)對宿州市糧食生產(chǎn)的影響

隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料價格上漲，糧食生產(chǎn)成本逐漸提高，而糧食收購價格指數(shù)卻在波動中有所下降.糧價偏低，種糧只能是微利或虧本，農(nóng)民對種糧沒有積極性.近幾年來，從中央到地方政府采取許多措施，確保農(nóng)民的利益，提高農(nóng)民種糧的積極性.目前，中國的糧食價格已接近甚至超過世界市場價格，從長遠來看，特別是中國加入WTO后，再通過提高糧價增加糧食產(chǎn)量困難重重［6］.因此，價格政策的運用應(yīng)從生產(chǎn)資料成本入手，通過提高糧食農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的生產(chǎn)效益，降低生產(chǎn)資料成本和價格來實現(xiàn)［7］.

3.2.4 農(nóng)田水利設(shè)施對宿州糧食生產(chǎn)的影響

加強農(nóng)田水利建設(shè)，發(fā)展農(nóng)業(yè)灌溉，一直是區(qū)域糧食穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，宿州市農(nóng)田有效灌溉面積在研究期內(nèi)平穩(wěn)增加，目前，宿州市有效灌溉面積366.7×103hm2，占全省有效灌溉面積的10.61%，與糧食播種面積占全省比重(11.65%)相當.關(guān)聯(lián)分析表明，宿州灌溉面積與糧食產(chǎn)量關(guān)聯(lián)度在0.89以上，表明灌溉面積與區(qū)域糧食總產(chǎn)量關(guān)聯(lián)顯著，而且關(guān)聯(lián)序居于前列，說明宿州在灌溉方面仍然存在較大的糧食增產(chǎn)潛力.

3.2.5 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平對宿州糧食生產(chǎn)的影響

農(nóng)業(yè)機械總動力和化肥施用量反映了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平.2009年全省農(nóng)業(yè)機械總動力達688.08×104kW，比1999年增長2.41倍，但由于宿州市糧食生產(chǎn)農(nóng)戶分散，組織化程度低，經(jīng)營規(guī)模小，制約了農(nóng)業(yè)機械化水平的提高，因而，農(nóng)業(yè)機械化對糧食產(chǎn)量的影響較小，灰色關(guān)聯(lián)度只有0.606 7，處于末位.增加農(nóng)用化肥施用量是促進糧食增產(chǎn)的重要措施之一，有研究表明:增施1 kg化肥可增加4 kg糧食［8］.1999年以來，農(nóng)用化肥施用量逐年增加，2009年施用量比1999年增加了41.67%，但化肥施用量與糧食生產(chǎn)灰色關(guān)聯(lián)排在第6位，較靠后的位置，說明糧食生產(chǎn)受化肥施用量影響較小.

3.2.6 氣候因素對宿州糧食生產(chǎn)的影響

溫度變量由于本身相對于投入變量已經(jīng)是比較穩(wěn)定的因素，研究期內(nèi)年際間波動變化比較小，對糧食產(chǎn)出波動影響不明顯.而降水因素具有明顯的不穩(wěn)定性(或突變性)，對糧食生產(chǎn)影響較大，2000年、2003年受降水量影響，導(dǎo)致糧食產(chǎn)量大幅度減產(chǎn)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中還應(yīng)加強農(nóng)田水利和現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)設(shè)施建設(shè)，以減小洪澇、干旱影響，從灰色關(guān)聯(lián)分析來看，氣溫、降水兩氣候變量與糧食產(chǎn)量灰色關(guān)聯(lián)序分別為第5位和第7位，其整體影響不明顯.

3.3 宿州市糧食產(chǎn)量灰色預(yù)測結(jié)果及分析

運用上述預(yù)測方法，采用1978～2009年宿州市糧食總產(chǎn)量的數(shù)據(jù)資料，建立了宿州市糧食總產(chǎn)量預(yù)測模型:(t+1)=6 809.833 4e0.02528t－6 684.961，利用該模型對宿州市糧食總產(chǎn)量進行預(yù)測，結(jié)果見表3.經(jīng)計算，后驗差比值C=0.286 5 ＜0.35，小誤差概率p=1 ＞0.95，根據(jù)文獻［2］，此預(yù)測精度屬最高檔——GOOD 級，預(yù)測值可用.

表3 宿州市糧食總產(chǎn)量歷史數(shù)據(jù)及預(yù)測值Tab.3 Grain ultimate output historical data and predicted value in Suzhou City

由表3數(shù)據(jù)可知，宿州市未來6年糧食產(chǎn)量將逐年遞增.年增率為2.25%，經(jīng)有關(guān)專家討論，這一結(jié)論是可信的，但要實現(xiàn)這一增長目標，必須加強土地管理，防止耕地面積不減少，加大農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，預(yù)防干旱、洪澇等自然災(zāi)害，逐漸實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn).

4 結(jié)論

1)依據(jù)宿州市統(tǒng)計資料分析可知，宿州市糧食產(chǎn)量“八五”以前總體上呈上升趨勢，波動不大，“八五”以后因受氣候等自然災(zāi)害影響，糧食曾出現(xiàn)大幅度減產(chǎn)，之后糧食產(chǎn)量穩(wěn)步增加，2009年達歷史最高水平，產(chǎn)量達到380萬t.

2)通過灰色關(guān)聯(lián)排名分析，可知9個影響因素中，糧食單產(chǎn)、糧食播種面積、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料價格及農(nóng)田水利設(shè)施是影響宿州市糧食生產(chǎn)的最重要的因子.因此，要不斷加大農(nóng)業(yè)投入和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提高糧食單產(chǎn)，同時，應(yīng)切實保護耕地資源，穩(wěn)定糧食播種面積，加大科技投入提高耕地質(zhì)量和生產(chǎn)率.此外，還應(yīng)不斷提高自然災(zāi)害的預(yù)警能力，采取積極有效的防災(zāi)減災(zāi)措施，最大限度地減少災(zāi)害造成的損失.

3)根據(jù)灰色預(yù)測，宿州市未來6年糧食產(chǎn)量將會以年增率為2.25%的速度持續(xù)增長，但要實現(xiàn)這一目標，還須采取正確的決策和措施.

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Gray Correlation Analysis of Grain Production in Suzhou and the Prediction

SU Hai－min，F(xiàn)ANG Gang，HE Ai－xia，DONG Chuan－bin

(School of Earth Sciences and Engineering，Suzhou University，Suzhou Anhui 234000，China)

Based on the statistical data at the urban level from 1978 to 2009，grain problem in Suzhou City is discussed in two aspects with the help of the theory and method of grey system.Using the GM(1，1)model，the varying trend of the total grain production from 2010 to 2015 is predicted.The results show that grain yield whole assumes the trend of escalation，but because of some factors cause fluctuation greatly;if the measures are appropriate，grain yield will increase year by year in the future 6 years，the grain yield per unit area，the grain seeding area，the price of agricultural production and the irrigation and water facility are the most important in 9 influence factors.

Suzhou City;grain yield;gray relative analysis;gray forecasting

F 307.11

A

1673－2103(2011)05－0009－06

2010－08－04

安徽省高校人文社科研究項目(2011sk469);安徽省教育廳高校優(yōu)秀青年人才基金資助項目(2010SQRW145);安徽宿州學(xué)院碩士科研基金資助項目(2009YSS03，2010YSS04)

蘇海民(1979－)，男，山東鄄城人，講師，碩士，研究方向:資源環(huán)境與GIS應(yīng)用.