基于灰色理论的新疆棉花产量影响因素分析及预测

2021-11-17仲凯歌李娜花凯

农业与技术 2021年21期

仲凯歌李娜花凯

(1.塔里木大学信息工程学院，新疆阿拉尔 843300；2.塔里木大学经济与管理学院，新疆阿拉尔 843300)

引言

棉花是世界第4大作物。中国每年种植约400万hm2棉花，占世界棉花产量的20%[1]。棉花种植在我国的地位不容轻视，我国每年的棉花种植面积，一般只占农作物种植面积的3%～4%，而棉花总产值却占农作物总产值的7%～10%，其商品率在农作物中是最高的[2]。新疆棉花产量一直处于全国前列，2020年新疆棉产量达到516.1万t，占全国棉花总产量的87.3%[3]；棉花的收益占新疆农业生产总值的30%以上；棉花收入占新疆农民总体收入的35%；棉花加工产值占新疆工业生产总值的60%～80%；棉花以及棉花相关产业的经济产值占新疆财政收入的15%，部分棉县50%的财政收入与棉花息息相关[4]。棉花是新疆的主导产业，在新疆国民经济发展中起着至关重要的作用。棉花产量的形成受许多因素影响[5]，除品种外，环境、土地肥力、当年受灾面积、农业用电量、农用机械总动力、有效灌溉面积等因素对于棉花的产量有着一定的影响[6,7]，环境和其它因素的评估有助于提高棉花产量。因此，本研究以新疆棉花为研究对象，运用灰色系统理论[8,9]分析众多因素对于棉花产量的影响，实现棉花产量的精准预测[10]，对推动棉花产业的健康发展、增加棉农的收入具有重要的现实意义。

1 数据来源及研究方法

1.1 数据来源

本文以新疆维吾尔自治区2000—2019年棉花年产量为研究对象。在构建新疆棉花产量影响因素体系时，以数据的完整性和可靠性为准则，对于不可靠以及不可量化指标，本文不予讨论。本文所使用的数据真实可靠，数据来源于国家统计局官网、《中国统计年鉴农业篇》、《新疆统计年鉴》。通过阅读大量文献以及根据数据的完整性和可靠性的原则，本文共选取10个影响棉花产量的指标，即棉花播种面积、农业机械化总动力、有效灌溉面积、成灾面积、农业总产值、单位面积棉花产量、农用化肥折纯量、农业柴油使用量、农药使用量、农用塑料薄膜使用量，具体数据见表1。

表1 新疆棉花产量及影响因素

1.2 研究方法

1.2.1 灰色关联分析模型

灰色系统理论是一种系统科学理论，其中灰色关联分析实则是多因素分析，其目的是从多个影响因子中按对目标的影响程度大小进行排序，从而得出目标与影响因素的相关度，即为了在有限的数据中寻找出各个影响因素的相关关系，并通过数据的曲线描绘形状来反映各因子之间的联系程度。

1.2.2 GM(1,1)灰色预测模型

GM(1,1)灰色预测模型是根据系统的行为变化对目标进行预测，灰色预测可以对含有确定信息的系统进行预测也可以对含有不确定信息的系统进行预测，还可以对数据数量比较少、与时间序列相关的数列进行预测。灰色模型GM(1,1)是关于一个变量、一阶微分的预测模型，适用于预测数据较少情况下的预测对象的变化趋势。

2 结果与分析

2.1 影响棉花产量的主要因素分析

本文使用MATLAB软件对2000—2019年新疆棉花产量和影响因素指标进行灰色关联分析，由于每个影响指标所代表的含义不同，对这些指标数据进行无量纲化处理，进行关联计算，计算结果如表2所示。其关联度结果为农用化肥折纯量>农业柴油使用量>成灾面积>农药使用量>播种面积>农业机械化动力>农业总产值>单产>有效灌溉面积>农用塑料薄膜使用量。从棉花产量与其影响因子关联度结果可以看出，在影响棉花产量的10个因素中，除农用塑料薄膜使用量外，其余9个因素均与棉花产量息息相关，关联度高达0.9以上。其中关联度最大的影响因素分别是农业化肥施用折纯量和农业柴油使用量，可见生产投入因素对新疆棉花产量影响最为显著，增加化肥使用量是促进新疆棉花生产的重要措施之一；其次是成灾面积和农药使用量，与新疆棉花产量的关联度为0.998；播种面积的增加和农业机械的投入对新疆棉花产量也产生了较为显著的影响。

表2 新疆棉花产量灰色关联分析

2.2 棉花产量的灰色预测分析

GM(1,1)灰色预测模型可对数据量少、数据不完整的数据进行预测，适用于中短期预测，因此本文选择GM(1,1)模型对新疆棉花产量进行未来8a的预测，分析新疆棉花产量的趋势。根据2000—2019年新疆棉花产量数据预测2020—2027年棉花产量数据，预测结果如表3所示，2020—2027年新疆棉花产量分别为537.151万t、561.024万t、585.262万t、609.872万t、634.858万t、660.227万t、685.985万t、712.137万t。根据2000—2019年新疆棉花总产量实际数据和2020—2027年新疆棉花总产量预测数据可以看出，2020—2027年新疆棉花产量呈稳步上升趋势，但上升幅度较小。