基于灰色理論的新疆棉花產量影響因素分析及預測

仲凱歌李娜花凱

(1.塔里木大學信息工程學院，新疆 阿拉爾 843300；2.塔里木大學經濟與管理學院，新疆 阿拉爾 843300)

引言

棉花是世界第4大作物。中國每年種植約400萬hm2棉花，占世界棉花產量的20%[1]。棉花種植在我國的地位不容輕視，我國每年的棉花種植面積，一般只占農作物種植面積的3%～4%，而棉花總產值卻占農作物總產值的7%～10%，其商品率在農作物中是最高的[2]。新疆棉花產量一直處于全國前列，2020年新疆棉產量達到516.1萬t，占全國棉花總產量的87.3%[3]；棉花的收益占新疆農業生產總值的30%以上；棉花收入占新疆農民總體收入的35%；棉花加工產值占新疆工業生產總值的60%～80%；棉花以及棉花相關產業的經濟產值占新疆財政收入的15%，部分棉縣50%的財政收入與棉花息息相關[4]。棉花是新疆的主導產業，在新疆國民經濟發展中起著至關重要的作用。棉花產量的形成受許多因素影響[5]，除品種外，環境、土地肥力、當年受災面積、農業用電量、農用機械總動力、有效灌溉面積等因素對于棉花的產量有著一定的影響[6,7]，環境和其它因素的評估有助于提高棉花產量。因此，本研究以新疆棉花為研究對象，運用灰色系統理論[8,9]分析眾多因素對于棉花產量的影響，實現棉花產量的精準預測[10]，對推動棉花產業的健康發展、增加棉農的收入具有重要的現實意義。

1 數據來源及研究方法

1.1 數據來源

本文以新疆維吾爾自治區2000—2019年棉花年產量為研究對象。在構建新疆棉花產量影響因素體系時，以數據的完整性和可靠性為準則，對于不可靠以及不可量化指標，本文不予討論。本文所使用的數據真實可靠，數據來源于國家統計局官網、《中國統計年鑒農業篇》、《新疆統計年鑒》。通過閱讀大量文獻以及根據數據的完整性和可靠性的原則，本文共選取10個影響棉花產量的指標，即棉花播種面積、農業機械化總動力、有效灌溉面積、成災面積、農業總產值、單位面積棉花產量、農用化肥折純量、農業柴油使用量、農藥使用量、農用塑料薄膜使用量，具體數據見表1。

表1 新疆棉花產量及影響因素

1.2 研究方法

1.2.1 灰色關聯分析模型

灰色系統理論是一種系統科學理論，其中灰色關聯分析實則是多因素分析，其目的是從多個影響因子中按對目標的影響程度大小進行排序，從而得出目標與影響因素的相關度，即為了在有限的數據中尋找出各個影響因素的相關關系，并通過數據的曲線描繪形狀來反映各因子之間的聯系程度。

1.2.2 GM(1,1)灰色預測模型

GM(1,1)灰色預測模型是根據系統的行為變化對目標進行預測，灰色預測可以對含有確定信息的系統進行預測也可以對含有不確定信息的系統進行預測，還可以對數據數量比較少、與時間序列相關的數列進行預測。灰色模型GM(1,1)是關于一個變量、一階微分的預測模型，適用于預測數據較少情況下的預測對象的變化趨勢。

2 結果與分析

2.1 影響棉花產量的主要因素分析

本文使用MATLAB軟件對2000—2019年新疆棉花產量和影響因素指標進行灰色關聯分析，由于每個影響指標所代表的含義不同，對這些指標數據進行無量綱化處理，進行關聯計算，計算結果如表2所示。其關聯度結果為農用化肥折純量>農業柴油使用量>成災面積>農藥使用量>播種面積>農業機械化動力>農業總產值>單產>有效灌溉面積>農用塑料薄膜使用量。從棉花產量與其影響因子關聯度結果可以看出，在影響棉花產量的10個因素中，除農用塑料薄膜使用量外，其余9個因素均與棉花產量息息相關，關聯度高達0.9以上。其中關聯度最大的影響因素分別是農業化肥施用折純量和農業柴油使用量，可見生產投入因素對新疆棉花產量影響最為顯著，增加化肥使用量是促進新疆棉花生產的重要措施之一；其次是成災面積和農藥使用量，與新疆棉花產量的關聯度為0.998；播種面積的增加和農業機械的投入對新疆棉花產量也產生了較為顯著的影響。

表2 新疆棉花產量灰色關聯分析

2.2 棉花產量的灰色預測分析

GM(1,1)灰色預測模型可對數據量少、數據不完整的數據進行預測，適用于中短期預測，因此本文選擇GM(1,1)模型對新疆棉花產量進行未來8a的預測，分析新疆棉花產量的趨勢。根據2000—2019年新疆棉花產量數據預測2020—2027年棉花產量數據，預測結果如表3所示，2020—2027年新疆棉花產量分別為537.151萬t、561.024萬t、585.262萬t、609.872萬t、634.858萬t、660.227萬t、685.985萬t、712.137萬t。根據2000—2019年新疆棉花總產量實際數據和2020—2027年新疆棉花總產量預測數據可以看出，2020—2027年新疆棉花產量呈穩步上升趨勢，但上升幅度較小。

表3 新疆棉花產量灰色預測結果

3 結論

本文根據國家統計局官網和新疆統計年鑒等數據對新疆棉花總產量進行定量研究得出如下結論。

選取新疆棉花單位面積產量等10個影響棉花產量的因素，采用灰色關聯法得出農業化肥施用折純量和農業柴油使用量與棉花產量的關聯度最大分別為0.999和0.998，而農用塑料薄膜使用量的關聯度最小，僅為0.452，表明在棉花生產過程中生產資料的投入十分重要，在棉花生產過程中，要注意生產資料的投入。

根據2000—2019年新疆棉花產量的數據對未來8a的棉花產量進行GM(1,1)灰色預測，預測結果表明，2020—2027年新疆棉花產量將繼續增長，增長趨勢呈平穩態勢。但考慮到棉花產量變化受多種因素影響，未來8a新疆棉花產量將呈平穩波動增長。