中國農(nóng)學(xué)通報第24卷第6期2008年6月htp://ww.casb.org.cn基于灰色理論的河南省糧食生產(chǎn)預(yù)測賀振,賀俊平(商丘師范學(xué)院環(huán)境與規(guī)劃系,商丘476000)摘要:糧食生產(chǎn)的變化受很多因素的影響,其具有灰色系統(tǒng)的特征,可以應(yīng)用灰色理論對其進行預(yù)測。基于河南省1978-2006 年的糧食生產(chǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù),分析了糧食生產(chǎn)、人口、耕地的變化特征,并利用灰色理論對河南省未來14年內(nèi)糧食產(chǎn)量、人口和人均耕地進行了預(yù)測研究,預(yù)測精度較高。結(jié)果表明,河南省未來幾年內(nèi),人口數(shù)量和糧食產(chǎn)量呈不斷上升趨勢,但人均耕地面積卻呈不斷下降趨勢。根據(jù)預(yù)測結(jié)果,提出了相對應(yīng)保護耕地,提高糧食產(chǎn)量的對策,為政府部門制定政策提供科學(xué)依據(jù)。關(guān)鍵詞:灰色理論;糧食生產(chǎn);預(yù)測;河南省中圖分類號:F062.1文獻標(biāo)識碼: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糧食生產(chǎn)與耕地面積的變化愛到諸多因素的影析研究了河南省糧食生產(chǎn)發(fā)展趨勢，可達到較高的預(yù)響，如氣候因素、政策導(dǎo)向等,其中有些因素可以確定，測精度。有些因素難以量化。即系統(tǒng)的部分信息已知，部分信息1.1 GM(1,1)模型建立未知。而灰色系統(tǒng)理論以“部分信息已知,部分信息未(1)建立數(shù)據(jù)序列如,共有n個觀測值x=(x%(1),知”的“小樣本”的不確定系統(tǒng)為研究對象叫。因此,可x02(),3(),.,.(x)).以將糧食生產(chǎn)和耕地面積預(yù)測問題作為灰色系統(tǒng)問題(2)對xO()做累加可得到新數(shù)列x(i),其元素為:來研究。筆者主要研究了河南省耕地資源和糧食生產(chǎn)x()= M=mMm,12,3..-n,對數(shù)列呵建立預(yù)測模型的動態(tài)變化特征，并利用灰色預(yù)測模型對未來河南省糧食生產(chǎn)、人口與人均耕地面積進行了預(yù)測，為政府部的白化形式方程,即GM(1, 1)模型方程: d." +ax:=u,門統(tǒng)籌安排,制定相應(yīng)對策提供了科學(xué)依據(jù)?！眃t1研究方法式中a稱為發(fā)展灰數(shù),u稱為內(nèi)生控制灰數(shù)。筆者主要采用灰色理論中的GM(1, 1)模型45,以(3)設(shè)a為待估參數(shù)向量a=“,按最小二乘法求河南省統(tǒng)計年鑒相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用DPS軟件,分lu」基金項目:2007年河南省政府決策研究招標(biāo)課趣“河南省糧食生產(chǎn)動態(tài)預(yù)測與土地質(zhì)中國煤化工項目“我省在中部六省中創(chuàng)新能力與優(yōu)勢研究0613011200);商丘師范學(xué)院人文地理重點建設(shè)學(xué)科"(2007):MYHCNMHG第一作者簡介:賀振，男, 1977年出生，山西忻州人,博士,研究方向為地理信息系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用。通信地址:46000河南省商丘市文化中路298號商丘師范學(xué)院環(huán)境與規(guī)劃系辦公室. 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)對GM(1, 1)模型方程求解,得到其對應(yīng)的時間響應(yīng)函數(shù),即為CM(1, 1)預(yù)測模型的解: .一(x"2)+x:"(3)) 10(+1)=( *(1)-告}e*+些B=|立(*"(2)+:() 11.2模型精度檢驗指標(biāo)為了評定預(yù)測模型的精度,應(yīng)進行后驗差C及小- (*(2)+>x"(3) 1誤差概率P的檢驗。外推性好的預(yù)測，要求C值小,表明預(yù)測誤差離散程度小，且P值必須大,即預(yù)測誤差小的概率大,預(yù)測精度高。由概率統(tǒng)計方法將預(yù)測精度檢表1預(yù)測精度等級對照表預(yù)測精度等級好合格勉強不合格>0. 95>0.85>0.70≤0.?70《0.35<0. 45<0.50≥0.65驗分成4個等級，(見表1)。hm?,年均遞減0.29%。第2階段主要表現(xiàn)為耕地面積2河南省糧食生產(chǎn)與耕地資源動態(tài)變化特征增加階段(1997-2002 年)。這一階段耕地面積增加2.1耕地資源動態(tài)變化特征489.4千hm?,年均增長率為1.41%。第3階段主要表河南省自1978年以來,耕地面積總體呈現(xiàn)階段性現(xiàn)為耕地面積減少階段(2002-2004 年)。這一時間耕變化(見圖1).第1階段主要表現(xiàn)為耕地面積減少階地面積減少85.3千hm2,年均遞減0.59%。第4階段主段(1978- -1997 年)。這一時期耕地面積凈減383.9千要表現(xiàn)為耕地面積增長階段(2004-2006年)。 這一階11000一-人口+耕地面積-+人均耕地面積0.110.110000.0.099000.........0.08 380000.07的只富70000 m0.05￥60000.0450000.03時間圖1河南省1978 2006年耕地面積、人口、人均耕地面積變化段耕地面積增加24.9千hm?,年均增長0.17%。1.48%。第2階段主要表現(xiàn)為人均耕地面積增長階段2.2人均耕地動態(tài)變化特征(2001- 2002 年)。2002年人均耕地面積0.0756hm2,比河南省人口自1978年以來，一直處于增長狀態(tài)2001年增長了0.033hm2,增長率為4.56%。第3階段(見圖1).1978 年年末總?cè)丝跒?067萬人,至2006年主要表現(xiàn)為人均耕地面積減少階段(2002- 2006 年)。人口增至9820萬人，凈增1944萬人，平均每年增長2006年人均耕地面積0.0733hm2,比2002年減少了69.43 萬人,年增長率為1.18%。其次,耕地面積也在不0.0023hm?,年均減少0.78%。斷下降。因此,自1978年以來,河南省人均耕地面積呈2.3[中國煤化工急劇下降趨勢，按速度大體可以分為3個階段(見圖lYHCNMHGa糧食資源統(tǒng)計表明1)。第1階段主要表現(xiàn)為人均耕地面積迅速下降階段[的,其糧食產(chǎn)量總 體特征為波動中趨于上升(見圖2)。(1978- -2001 年)。1978年人均耕地面積為0.101 3hm?,具體表現(xiàn)為:一是糧食總產(chǎn)量整體呈上升趨勢。全省糧到2001年人均耕地面積降為0.0723hm,年均減少食產(chǎn)量由1978a的2097.4 萬t增加到2006年的5055中圓農(nóng)學(xué)通握第24卷第6期2008年6月htp://wwcasb.org.cn●477.萬噸，糧食產(chǎn)量凈增長2957.6萬t，平均每年增長趨于上升(見圖2)。具體表現(xiàn)為: -是糧食總產(chǎn)量和人105.63萬t,年均增長率為3.19%;二是糧食產(chǎn)量波幅均糧食整體呈上升趨勢。全省人均糧食由1978年的較大。除1978- -1982 年和1996- 2002 年糧食產(chǎn)量波296.79kg 增加到2006年的514.77kg,平均每年增長動幅度較小之外,其余時段波動幅度都較大.2003年7.79kg,年均增長率為1.99%,增幅較小,這主要是由于因秋季自然災(zāi)害嚴(yán)重發(fā)生,糧食產(chǎn)量減幅較大。三是糧河南省人口增長過快造成的。人均產(chǎn)量除1978-1982食產(chǎn)量波動頻率較高。年與年之間的糧食產(chǎn)量波動較年和1996-2002年人均產(chǎn)量波動幅度較小之外，其余大，平均每隔1-2a,糧食生產(chǎn)增長率就出現(xiàn)一次負(fù)增時段波動幅度都較大。其次,人均糧食與糧食總產(chǎn)量的長,說明河南省糧食生產(chǎn)極不穩(wěn)定。波動方向和頻率基本-致, 也表現(xiàn)出極強的不穩(wěn)定性。2.4人均糧食生產(chǎn)動態(tài)變化特征這種頻率過高幅度較大的波動,極其嚴(yán)重地影響了糧河南省1978-2006年人均糧食總體特征為波動中食生產(chǎn)的穩(wěn)步發(fā)展。6000- +糧食總產(chǎn)量士人均糧食60055005005000C 4500400當(dāng)40003500300禮3000菜2500200200010015001000時間圖2河南省1978 -2006年糧食總產(chǎn)量和人均糧食變化從以上分析可以發(fā)現(xiàn)，河南省耕地面積和人均耕均耕地占有量,就必須保護耕地資源,并降低人口增地面積自1978年以來,基本呈下降趨勢,人口數(shù)量卻長速度。呈不斷上升趨勢，人口對耕地資源的壓力越來越大。3河南省糧食生產(chǎn)預(yù)測河南省糧食產(chǎn)量、人均糧食總體表現(xiàn)為波動中趨于上利用灰色模型對河南省未來14a的人口、糧食產(chǎn)量升,但卻非常不穩(wěn)定,將對經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定帶來和人均耕地的變化進行預(yù)測，精度檢驗指標(biāo)C<0.35,不利影響。因此,為了社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,提高人P>0.95, 根據(jù)表1,預(yù)測精度指標(biāo)為好,預(yù)測結(jié)果可信，表2河南省糧食生產(chǎn)預(yù)測(2007- -2020)人口(萬人)糧食產(chǎn)量(萬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中國煤化工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●(續(xù)表2)人口(萬人) .糧食產(chǎn)量(萬t)人均耕地(hm/人) ;201911761. 915596694. 802620. 05753202011898. 324676876. 416080. 05680模型C=0. 1929C=0. 3143C=0. 3176評價p=1. 000p=0. 9643p=1. 0000預(yù)測模型較接近實際。具體預(yù)測結(jié)果如表2。(3)合理調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu),提高農(nóng)民收入，增強農(nóng)民從表中預(yù)測值可以發(fā)現(xiàn), 2007- -2020 年,河南省的生產(chǎn)積極性， 保證糧食播種面積。人口數(shù)量呈不斷.上升趨勢,但增長率逐漸變緩;河南省的糧食產(chǎn)量大幅增加，至2020年可達到6876.42萬to參考文獻糧食的增加主要是得益于農(nóng)業(yè)科技的進步，使得糧食[1] Deng J L. lntroduction to Grey System Theory [].The Joumal of單產(chǎn)不斷提高;隨著人口數(shù)量的不斷增加,人均耕地面[2]劉思峰,郭天榜,黨耀 因.灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用M].北京:科學(xué)出版Grey System (U K),19,1);1-24.積則出現(xiàn)銳減,使得人地矛盾更加突出。1999:1-5.4結(jié)論[3] 李衛(wèi)國,張愛琴灰色系統(tǒng)理論在年用電量預(yù)測中的應(yīng)用[]沈陽航根據(jù)河南省糧食生產(chǎn)變化特征及預(yù)測分析結(jié)果，空工業(yè)學(xué)院學(xué)報2007.245):90-92.現(xiàn)提出以下幾點建議和措施,以保護耕地資源,促進糧[4] 李-智,徐選華.商務(wù)決策數(shù)量方法[M.北京:經(jīng)濟科學(xué)出版社，食穩(wěn)定生產(chǎn),保障國家糧食安全。2003:70-74.(1)保護和合理利用現(xiàn)有耕地,保護耕地數(shù)量,提]鄧聚龍農(nóng)業(yè)系統(tǒng)灰色理論與方法[M.濟南:山東科技出版社，1998:24-58.高耕地質(zhì)量,嚴(yán)格控制耕地減少;[6]河南省統(tǒng)計局河南統(tǒng)計年 鑒(1978-2007)[4]北京:中國統(tǒng)計出版(2)通過糧食產(chǎn)量變化與預(yù)測數(shù)據(jù)分析可知,人口社增長對糧食需求和耕地資源形成巨大壓力，糧食總量]中華人民共和國國家統(tǒng)計局.中國統(tǒng)計年鑒(978-200)[2]北京:的增加被快速增長的人口所消耗。因此,在大力發(fā)展糧中國統(tǒng)計出版社.食生產(chǎn)的同時,要嚴(yán)格控制人口數(shù)量;中國煤化工MYHCNMHG