基于灰色模型的江西水稻產量預測研究

王雨晨

[摘要]水稻作為糧食農作物最基本的代表，預測其未來的波動對農業發展與建設尤為重要。因此本文選取了2000—2018年江西省水稻產量數據，通過構建灰色預測模型GM（1，1），來分析當前江西省水稻產量的現狀并預測其未來發展趨勢。結果表明，水稻產量走勢向好且在未來6年里會持續增長。

[關鍵詞]水稻產量;灰色預測模型;GM（1，1）;農業

中圖分類號：F224文獻標識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202004

農業是人類衣食之源，生存之本，是一切生產的首要條件[1]。農業經濟發展作為第一產業增加值的重要體現，是全國人民關注的問題。然而糧食作為人們賴以生存的支柱，是人們生產活動的重要保障。互聯網時代下，農業與物聯網技術相結合，提高農產品從生產到銷售的效率，減少損耗，保證食品安全是社會的需要。因此，農業的發展必須結合飛速發展的現代信息科技，講究智慧農業，增加農作物年產量才是重中之重。

1 糧食產量現狀分析

中國農耕歷史悠久，然而在農業現代化發展中仍存在以下問題。第一，農村人口過多。若農村人口過快增長，會導致糧食供求一直處于緊張狀態，并會引起部分農副產品價格上升。第二，土地閑置過多。許多老百姓舍不得出讓土地，但如果把進城務工農民的土地出讓給有農業生產規模的企業或是其他集體來進行規模化生產，這樣便可以減少糧食生產成本，增加收益。第三，自然災害預防不科學。農作物極易受氣候和自然災害的影響，如果沒有科學的預防災害的辦法，會嚴重損害農民的糧食收成[2]。歸根結底，農村農業發展需要大量的資金與人才，需要政府大力扶持。

江西省是中國江南以水稻為主的重要糧食產區之一，2014年江西省水稻的播種面積位居全國第2位，糧食作物播種面積占作物總播種面積的60%～70%，其中水稻常年播種面積約占糧食作物播種面積的85%～90%，因此農業經濟發展主要以水稻產量為主[3]。然而每年的水稻產量都是一個不定數，受很多因素的影響，其中包括氣候、人為、社會因素等。如果雨水泛濫或較少，便會對水稻造成損害，另外還有蝗蟲等其他病害也會對莊稼造成危害。2020年的相關數據顯示，有4 000億只蝗蟲侵入印度和巴基斯坦，盡管采取了一系列措施防止蝗蟲入侵，但依舊存在糧食危機[4]，不僅可能影響經濟發展，還會引發饑荒等災害，造成的損失將是巨大的，所以必須對每年的糧食產量進行研究與預測，提前做好政策建議與措施來防止糧食產量受到危害。本文將對歷史水稻產量數據進行研究，以此預測未來江西省糧食產量的走勢。

2 灰色模型在水稻產量預測中的應用

本文選取了2000—2018年江西省水稻產量的時間序列數據（數據來源于《國家統計年鑒》）。數據顯示，2000—2010年，每年的水稻產量都在2 000萬t內穩步上升，到2011年突破2 000萬t。2016年和2017年水稻產量有所下降，原因可能是部分地區遭遇高溫、干旱。

2.1 模型介紹

灰色預測模型只有少量的信息但可以預測出該序列未來的趨勢，并且提供一個預測精準度[5]。之所以稱為灰色預測，是因為黑色為無信息，白色是擁有全部信息，而擁有部分但不完全的信息進行預測便是灰色預測。模型常見的表達式是GM（n，x），其實用n階微分方程對x個變量建立模型，GM（1，1）是一階微分方程模型。

2.2 GM（1，1）模型應用

本文通過編寫R語言代碼實現江西省水稻產量的GM（1，1）模型。

由R軟件結果看出GM（1，1）參數估計值中發展系數-a=0.023 6，灰色作用量u=1 474.294，殘差平方和為188 987.3，平均相對誤差為4.826%，相對精度為95.174%。后驗差比值檢驗中C值為0.221 4<0.35，看出預測精度等級為好，由此該模型擬合較好。接下來繪制水稻預測產量與原始產量走勢比較圖來判斷水稻產量的未來趨勢[7]。

如圖1所示，原始產量和預測產量都隨時間進行了比較，趨勢圖顯示過去19年里水稻產量有很大的變化，但是變化幅度不大，從1 600萬t增長到了2 100萬t。未來幾年里水稻產量應該會持續的增長，呈積極上升的趨勢。

3 結 論

本文基于2000—2018年江西省水稻時間序列數據構建灰色預測模型GM（1，1），由預測可知水稻產量在未來6年里會緩慢上升，不會有很大的波動。農業是整個社會經濟的基礎，未來江西省農業的發展需要有改革性的變化，而不是只滿足于眼前農業經濟的緩慢增長。

首先，糧食種植依舊需要科技興農政策的扶持，各個省市需要加快農業科技發展的步伐，引進高科技人才研發先進設備，用于糧食產出與農業耕作。還要鼓勵農村科技進入農作物生產地，從本質上擺脫舊傳統糧食耕作方法。各地政府也應大力扶持科技興農政策，真正做到技術與農業相結合，讓國家農業得以發展。江西省處于中國東南偏中部地區，地勢較平坦，氣候溫暖，雨量充沛，屬于農業大省，伴隨著農業科技步伐的加快和產業化經營的發展，傳統農業會飛速向現代農業轉型。

其次，政府應該激勵農民多種植，激發農民的積極性，可以通過施行一系列優惠政策來使農民的收入增加，為農民提供多種糧食補貼，如糧食種植大戶補貼、扶貧補貼、農民工返鄉創業補貼等，都可以使農民留在農地。但是補貼是有要求的，必須種植小麥或是水稻，凡是種植至少1季的糧食作物，而且種植面積不少于50畝，就能領取補貼，這樣農民也更愿意多種植糧食作物。

另外，糧食生產也應該多元化，生產地要因地制宜地種植農作物，不能單一種植作物，可以引進高技術人才團隊研發糧食作物生產方法和銷售渠道，讓老百姓樂于耕作，享于農業。農業生產也需要規模化，國家也出臺了一系列土地流轉政策，成片的規模化經營帶來的經濟效益會比獨家獨戶的更多[8]。鄉政府也可以在各個村設置種糧工作小組，針對由農村土地流轉、種糧戶管理、農產品流通等引發的多種問題和矛盾進行探討解決。農業生產是各大產業的基礎，必須高度重視，這樣才能使農業生產快速發展。

參考文獻

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[3] 魯珊珊，俞菊生.基于灰色模型GM（1，1）的上海蔬菜產量預測研究[J].中國農學通報，2014，30（35）：255-260.

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[5] 曾志三，顧明.GM（1，1）模型對煙草產量的灰色預測[J].山地農業生物學報，2006，25（4）：293-296.

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[8] 張含瑞，劉曉華.改進多變量灰色模型在山東省糧食產量預測中的應用[J].魯東大學學報（自然科學版），2018，34（3）： 199-207+244.