基于灰色理论的河南省粮食生产预测

中国农学通报第24卷第6期2008年6月htp://ww.casb.org.cn基于灰色理论的河南省粮食生产预测贺振,贺俊平(商丘师范学院环境与规划系,商丘476000)摘要:粮食生产的变化受很多因素的影响,其具有灰色系统的特征,可以应用灰色理论对其进行预测。基于河南省1978-2006 年的粮食生产的相关数据,分析了粮食生产、人口、耕地的变化特征,并利用灰色理论对河南省未来14年内粮食产量、人口和人均耕地进行了预测研究,预测精度较高。结果表明,河南省未来几年内,人口数量和粮食产量呈不断上升趋势,但人均耕地面积却呈不断下降趋势。根据预测结果,提出了相对应保护耕地,提高粮食产量的对策,为政府部门制定政策提供科学依据。关键词:灰色理论;粮食生产;预测;河南省中图分类号:F062.1文献标识码:AGrain Production Forecast of Henan Province Based on Gray System TheoryHe Zhen, He Junping(Enwironment and panning department, ShangQiu normal uiersiy, ShangQiu 476000Abstract: Grain production is affected by many factors with the characteristics of gray system, forecasted bygray system theory. The paper analyses the change of the grain production, population and arable land, andforecasts their amounts in the fllowing fouteen years based on the relate data from 1978 to 2006 in Henanprovince. The results show the population and grain production will meet a rising trend, but the per capitaarea of arable land has an opposite trend within the next few years. At last, the paper puts forward to somescientifie advice for govermment to protect the arable land, increase the grain production.Key words: gray eystem theory, grain production, forecast, Henan province粮食生产与耕地面积的变化爱到诸多因素的影析研究了河南省粮食生产发展趋势，可达到较高的预响，如气候因素、政策导向等,其中有些因素可以确定，测精度。有些因素难以量化。即系统的部分信息已知，部分信息1.1 GM(1,1)模型建立未知。而灰色系统理论以“部分信息已知,部分信息未(1)建立数据序列如,共有n个观测值x=(x%(1),知”的“小样本”的不确定系统为研究对象叫。因此,可x02(),3(),.,.(x)).以将粮食生产和耕地面积预测问题作为灰色系统问题(2)对xO()做累加可得到新数列x(i),其元素为:来研究。笔者主要研究了河南省耕地资源和粮食生产x()= M=mMm,12,3..-n,对数列呵建立预测模型的动态变化特征，并利用灰色预测模型对未来河南省粮食生产、人口与人均耕地面积进行了预测，为政府部的白化形式方程,即GM(1, 1)模型方程: d." +ax:=u,门统筹安排,制定相应对策提供了科学依据。”dt1研究方法式中a称为发展灰数,u称为内生控制灰数。笔者主要采用灰色理论中的GM(1, 1)模型45,以(3)设a为待估参数向量a=“,按最小二乘法求河南省统计年鉴相关数据为基础，利用DPS软件,分lu」基金项目:2007年河南省政府决策研究招标课趣“河南省粮食生产动态预测与土地质中国煤化工项目“我省在中部六省中创新能力与优势研究0613011200);商丘师范学院人文地理重点建设学科"(2007):MYHCNMHG第一作者简介:贺振，男, 1977年出生，山西忻州人,博士,研究方向为地理信息系统开发与应用。通信地址:46000河南省商丘市文化中路298号商丘师范学院环境与规划系办公室. Tel:0370 -2592137,E mail:hezh9110126. com.收稿日期: 2008-05-04,修回日期:2008-05-16..Chinese Agricultural Science Bulletin Vol.24 No. 6 2008 Junehttp://www.casb.org.cn●476*解,得a=(B'B)"BY,式中:(4)对GM(1, 1)模型方程求解,得到其对应的时间响应函数,即为CM(1, 1)预测模型的解: .一(x"2)+x:"(3)) 10(+1)=( *(1)-告}e*+些B=|立(*"(2)+:() 11.2模型精度检验指标为了评定预测模型的精度,应进行后验差C及小- (*(2)+>x"(3) 1误差概率P的检验。外推性好的预测，要求C值小,表明预测误差离散程度小，且P值必须大,即预测误差小的概率大,预测精度高。由概率统计方法将预测精度检表1预测精度等级对照表预测精度等级好合格勉强不合格>0. 95>0.85>0.70≤0.↔70《0.35<0. 45<0.50≥0.65验分成4个等级，(见表1)。hm?,年均递减0.29%。第2阶段主要表现为耕地面积2河南省粮食生产与耕地资源动态变化特征增加阶段(1997-2002 年)。这一阶段耕地面积增加2.1耕地资源动态变化特征489.4千hm?,年均增长率为1.41%。第3阶段主要表河南省自1978年以来,耕地面积总体呈现阶段性现为耕地面积减少阶段(2002-2004 年)。这一时间耕变化(见图1).第1阶段主要表现为耕地面积减少阶地面积减少85.3千hm2,年均递减0.59%。第4阶段主段(1978- -1997 年)。这一时期耕地面积净减383.9千要表现为耕地面积增长阶段(2004-2006年)。 这一阶11000一-人口+耕地面积-+人均耕地面积0.110.110000.0.099000.........0.08 380000.07的只富70000 m0.05￥60000.0450000.03时间图1河南省1978 2006年耕地面积、人口、人均耕地面积变化段耕地面积增加24.9千hm?,年均增长0.17%。1.48%。第2阶段主要表现为人均耕地面积增长阶段2.2人均耕地动态变化特征(2001- 2002 年)。2002年人均耕地面积0.0756hm2,比河南省人口自1978年以来，一直处于增长状态2001年增长了0.033hm2,增长率为4.56%。第3阶段(见图1).1978 年年末总人口为7067万人,至2006年主要表现为人均耕地面积减少阶段(2002- 2006 年)。人口增至9820万人，净增1944万人，平均每年增长2006年人均耕地面积0.0733hm2,比2002年减少了69.43 万人,年增长率为1.18%。其次,耕地面积也在不0.0023hm?,年均减少0.78%。断下降。因此,自1978年以来,河南省人均耕地面积呈2.3[中国煤化工急剧下降趋势，按速度大体可以分为3个阶段(见图lYHCNMHGa粮食资源统计表明1)。第1阶段主要表现为人均耕地面积迅速下降阶段[的,其粮食产量总 体特征为波动中趋于上升(见图2)。(1978- -2001 年)。1978年人均耕地面积为0.101 3hm?,具体表现为:一是粮食总产量整体呈上升趋势。全省粮到2001年人均耕地面积降为0.0723hm,年均减少食产量由1978a的2097.4 万t增加到2006年的5055中圆农学通握第24卷第6期2008年6月htp://wwcasb.org.cn●477.万吨，粮食产量净增长2957.6万t，平均每年增长趋于上升(见图2)。具体表现为: -是粮食总产量和人105.63万t,年均增长率为3.19%;二是粮食产量波幅均粮食整体呈上升趋势。全省人均粮食由1978年的较大。除1978- -1982 年和1996- 2002 年粮食产量波296.79kg 增加到2006年的514.77kg,平均每年增长动幅度较小之外,其余时段波动幅度都较大.2003年7.79kg,年均增长率为1.99%,增幅较小,这主要是由于因秋季自然灾害严重发生,粮食产量减幅较大。三是粮河南省人口增长过快造成的。人均产量除1978-1982食产量波动频率较高。年与年之间的粮食产量波动较年和1996-2002年人均产量波动幅度较小之外，其余大，平均每隔1-2a,粮食生产增长率就出现一次负增时段波动幅度都较大。其次,人均粮食与粮食总产量的长,说明河南省粮食生产极不稳定。波动方向和频率基本-致, 也表现出极强的不稳定性。2.4人均粮食生产动态变化特征这种频率过高幅度较大的波动,极其严重地影响了粮河南省1978-2006年人均粮食总体特征为波动中食生产的稳步发展。6000- +粮食总产量士人均粮食60055005005000C 4500400当40003500300礼3000菜2500200200010015001000时间图2河南省1978 -2006年粮食总产量和人均粮食变化从以上分析可以发现，河南省耕地面积和人均耕均耕地占有量,就必须保护耕地资源,并降低人口增地面积自1978年以来,基本呈下降趋势,人口数量却长速度。呈不断上升趋势，人口对耕地资源的压力越来越大。3河南省粮食生产预测河南省粮食产量、人均粮食总体表现为波动中趋于上利用灰色模型对河南省未来14a的人口、粮食产量升,但却非常不稳定,将对经济发展和社会稳定带来和人均耕地的变化进行预测，精度检验指标C<0.35,不利影响。因此,为了社会经济的可持续发展,提高人P>0.95, 根据表1,预测精度指标为好,预测结果可信，表2河南省粮食生产预测(2007- -2020)人口(万人)粮食产量(万t) .人均耕地(hw/人)200710242. 004784855. 627280.06708200810360. 786664987. 348450.06622200910480. 94612*5122. 64289o. 06538201010602. 499125261. 607540.064552011 .10725. 461855404. 341960. 06373201210849.85063550.0 948400.06292201310975. 682015701. 53192201411 102.97273中国煤化工0.06133201511231. 739710HCNMHG.0.06055 .201611362. 00066o.05978201711493. 71116345. 838840. 05902201811627. 070386517. 985770.05827Chinese Agricultural Science Bulletin Vol.24 No. 6 2008 Junehtp://www.casb.org.cn●478●(续表2)人口(万人) .粮食产量(万t)人均耕地(hm/人) ;201911761. 915596694. 802620. 05753202011898. 324676876. 416080. 05680模型C=0. 1929C=0. 3143C=0. 3176评价p=1. 000p=0. 9643p=1. 0000预测模型较接近实际。具体预测结果如表2。(3)合理调整农业结构,提高农民收入，增强农民从表中预测值可以发现, 2007- -2020 年,河南省的生产积极性， 保证粮食播种面积。人口数量呈不断.上升趋势,但增长率逐渐变缓;河南省的粮食产量大幅增加，至2020年可达到6876.42万to参考文献粮食的增加主要是得益于农业科技的进步，使得粮食[1] Deng J L. lntroduction to Grey System Theory [].The Joumal of单产不断提高;随着人口数量的不断增加,人均耕地面[2]刘思峰,郭天榜,党耀 因.灰色系统理论及其应用M].北京:科学出版Grey System (U K),19,1);1-24.积则出现锐减,使得人地矛盾更加突出。1999:1-5.4结论[3] 李卫国,张爱琴灰色系统理论在年用电量预测中的应用[]沈阳航根据河南省粮食生产变化特征及预测分析结果，空工业学院学报2007.245):90-92.现提出以下几点建议和措施,以保护耕地资源,促进粮[4] 李-智,徐选华.商务决策数量方法[M.北京:经济科学出版社，食稳定生产,保障国家粮食安全。2003:70-74.(1)保护和合理利用现有耕地,保护耕地数量,提]邓聚龙农业系统灰色理论与方法[M.济南:山东科技出版社，1998:24-58.高耕地质量,严格控制耕地减少;[6]河南省统计局河南统计年 鉴(1978-2007)[4]北京:中国统计出版(2)通过粮食产量变化与预测数据分析可知,人口社增长对粮食需求和耕地资源形成巨大压力，粮食总量]中华人民共和国国家统计局.中国统计年鉴(978-200)[2]北京:的增加被快速增长的人口所消耗。因此,在大力发展粮中国统计出版社.食生产的同时,要严格控制人口数量;中国煤化工MYHCNMHG