劉 婕,王 靜,張 玲,陳 蕊*
(1.云南農(nóng)業(yè)大學經(jīng)濟管理學院,云南昆明 650201;2.云南財經(jīng)大學經(jīng)濟學院,云南昆明 650221)
黨的二十大報告中強調(diào)加快建設農(nóng)業(yè)強國[1]。農(nóng)業(yè)要強,首先是糧食和重要農(nóng)產(chǎn)品供給保障能力必須強。盡管我國糧食產(chǎn)量已連續(xù)8年保持在6.5億t以上,但穩(wěn)產(chǎn)保供的基礎還不牢固,現(xiàn)代化發(fā)展水平較低,糧食供求仍呈緊平衡,綠色優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品供給不足,糧食安全形勢依然嚴峻,越往前走難度越大。要把提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力放在更突出的位置,用市場化方式把產(chǎn)能釋放出來,構建多元化食物供給體系,更好滿足人民群眾豐富多樣的食物消費需求[2-3]。
只有通過大力發(fā)展農(nóng)業(yè),才能夠更好地推動中華民族的偉大復興,為實現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化國家的目標提供有力的支撐。然而,與新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化相比,農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化仍然存在著許多不足之處[2]。因此,必須大力提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力,提高糧食生產(chǎn)的質(zhì)量和效率,這不僅是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)強國的必要條件,也是實現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化國家的重要基礎。農(nóng)業(yè)強國背景下對糧食生產(chǎn)有哪些新的要求,如何評價糧食生產(chǎn)能力,如何精準預測糧食產(chǎn)量,如何提升糧食綜合生產(chǎn)能力對全面建設社會主義現(xiàn)代化國家具有重大意義。
保障糧食和重要農(nóng)產(chǎn)品穩(wěn)定安全供給是建設農(nóng)業(yè)強國的重要基礎和頭等大事。在建設農(nóng)業(yè)強國的背景下,提升糧食生產(chǎn)的能力,構建糧經(jīng)飼統(tǒng)籌、多元化食物供求平衡體系,健全糧食流通體系,增強儲備調(diào)控能力也是確保糧食供給安全的重要基礎[1-2]。
當前,我國糧食等重要農(nóng)產(chǎn)品供給總體有保障,但穩(wěn)產(chǎn)保供的基礎還不牢固,綠色優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品供給不足。保數(shù)量很重要,但人們的需求和品質(zhì)在提高,糧食不僅要量夠,還要多樣化和提高品質(zhì)安全,即糧食的高質(zhì)量發(fā)展。只有構建多元化食物供給體系,才能更好滿足人民群眾多樣性、高質(zhì)量的食物需求。
雖然我國農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力顯著增強,但農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎不牢、大而不強、多而不優(yōu)問題仍然突出。加強農(nóng)田水利建設,推進農(nóng)業(yè)機械化、設施化、智能化,加快建設倉儲冷鏈物流設施,打造具有創(chuàng)新性和競爭力、高附加值的糧食產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈,努力提高糧食生產(chǎn)綜合效益,為農(nóng)業(yè)強國建設打下堅實基礎[2]。
糧食綜合生產(chǎn)能力指在一定技術條件和生產(chǎn)要素投入下國內(nèi)可以穩(wěn)定達到的糧食產(chǎn)出能力,是反映國家糧食安全保障能力的重要指標[4]。結合中國國家統(tǒng)計局農(nóng)村社會經(jīng)濟調(diào)查司設計的糧食安全評價指標體系,本文以衡量糧食安全生產(chǎn)能力為目的,從糧食基礎保障能力、生產(chǎn)供給能力、市場調(diào)控能力3 個維度構建糧食安全生產(chǎn)能力評價指標體系(見表1)。保障糧食生產(chǎn)安全不僅要保障糧食生產(chǎn)可持續(xù)的供給能力,還要促進農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,保障生態(tài)安全,提升市場調(diào)控能力和促進綠色高質(zhì)農(nóng)業(yè)發(fā)展。
表1 糧食安全生產(chǎn)能力評價指標體系
表2 灰色模型的精度等級標準
2.2.1 GM(1,1)模型建模思路
灰色系統(tǒng)理論主要是通過提取“部分”有價值的信息,實現(xiàn)對系統(tǒng)行為和演化規(guī)律的正確描述和有效監(jiān)控[5]。GM(1,1)模型是灰色預測的核心模型,在時間序列數(shù)據(jù)的基礎上,通過分析數(shù)據(jù)變化規(guī)律和內(nèi)在聯(lián)系,尋找潛在規(guī)律和有價值的信息,從而生產(chǎn)響應的數(shù)據(jù)系列并建立微分方程模型,對未來發(fā)展趨勢進行預測[6]。一方面,用灰色系統(tǒng)理論處理原始觀測數(shù)據(jù),將改善模型的統(tǒng)計特性;另一方面,將GM(1,1)模型與其他模型進行組合,將提高對原始數(shù)據(jù)規(guī)律的認識和預測準確度。
2.2.2 GM(1,1)模型運算步驟
設有一原始時間數(shù)據(jù)序列:
對原始數(shù)據(jù)序列進行一次累加,生產(chǎn)數(shù)據(jù)系列
X(1)(k)的緊臨均值生成序列為:
灰微分方程:
其中,a 為發(fā)展系數(shù),b 為灰色作用量。白化方程為:
記參數(shù)A=(a,b)T,其估計值為?,利用最小二乘法可得:
方程的時間響應序列為:
2.2.3 模型精度檢驗
2.2.4 灰色馬爾科夫模型
馬爾科夫分析旨在通過分析當前情況來推測未來的發(fā)展趨勢,從而幫助做出更精準的決定[7],其基本模型為:
X(k),X(k+1)分別表示趨勢分析與預測對象在t=k 和t=k+1 時刻的狀態(tài)向量,P 為一步轉移概率矩陣。
1)區(qū)間劃分
根據(jù)馬爾科夫理論,將實際與預測的相對值分成多個狀態(tài):
Ei=[Qi1,Qi2],i=1,2,…,m,其中相對值Q=,Qi1,Qi2為相對值所處狀態(tài)區(qū)間的左、右端點值。
2)狀態(tài)轉移概率矩陣
設數(shù)據(jù)序列有m 個可能的狀態(tài),fij表示數(shù)據(jù)序列中從狀態(tài)i 經(jīng)過一步轉移到達狀態(tài)j 的頻數(shù),計算公式為:
Pij構成的一步馬爾科夫狀態(tài)轉移概率矩陣p1用下面的形式描述:
通過求一步狀態(tài)轉移概率矩陣即可判斷預測對象下一步狀態(tài)轉移的情況。
3)確定對象轉移狀態(tài)
通過計算P1可以預測一步,相對于初始狀態(tài)Ek,考察P1中第k 行,若maxp(1)kj=p(1)kj(j=1,2,…,n),可認為系統(tǒng)下一步由Ek轉移到El具有最大可能性。由公式Pn=計算n 步狀態(tài)轉移概率矩陣pn則可預測多步。
4)馬爾科夫性檢驗
將“邊際概率”中p.j 的值計算出來,即Pj=,統(tǒng)計量χ2 滿足極限分布要求,其公式為:,檢驗水準α=0.05,若χ2>χα2(m-1)2,則P<0.05,認為該數(shù)據(jù)序列符合馬爾科夫性。
5)修正灰色預測值
通過狀態(tài)轉移概率矩陣,預測灰色值得到相對誤差狀態(tài)區(qū)間[Qi1,Qi2],取區(qū)間的中值作為修正值。其中,為灰色模型的擬合預測值,Qi1、Qi2分別為利用馬爾科夫鏈預測到的相對值所處狀態(tài)區(qū)間的左、右端點值。
云南是糧食生產(chǎn)產(chǎn)銷平衡區(qū),地處西南邊陲和越南、老撾和緬甸三個國家接壤,云南的糧食安全在國家糧食保障戰(zhàn)略中占有重要地位,保持糧食自給率的同時還要共同承擔起維護國家糧食安全的責任[8]。云南省的耕地資源利用與開發(fā)潛力指數(shù)全國排名14,耕地利用與開發(fā)潛力很大[9]。
3.1.1 基礎保障能力
云南省農(nóng)作物播種面積較2010 年有了大幅增加,糧食產(chǎn)量和有效灌溉面積穩(wěn)中有升(見圖1),農(nóng)業(yè)化肥使用折純量自2016年起大幅縮減(見圖2),耕地面積和有效灌溉面積的穩(wěn)步提升和糧食生產(chǎn)對土地資源、環(huán)境的保護是糧食基礎保障能力中的重中之重。農(nóng)業(yè)機械總動力數(shù)據(jù)反映了云南省農(nóng)業(yè)機械化水平不斷提升,農(nóng)業(yè)機械在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的投入不斷加大(見圖2),由于統(tǒng)計指標變化,2018年以后農(nóng)業(yè)機械總動力與歷史數(shù)據(jù)不可比較。例如,云南大理州通過“田油菜+鮮食玉米(烤煙)+春季馬鈴薯”和“水稻+春季馬鈴薯”兩種先進的種植技術,大力開展洱海流域的產(chǎn)業(yè)轉型升級,以田油菜為主要作物,獲得可觀的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。
圖1 2010—2020年云南省農(nóng)作物總播種面積和糧食產(chǎn)量變化情況
3.1.2 生產(chǎn)供給能力
從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看,雖然云南省糧食產(chǎn)量穩(wěn)步增加,但由于社會消費品零售總額逐年大幅增加,因而云南省糧食自給率呈下降趨勢(見圖3)。只要保證糧食產(chǎn)量,就有可能提升糧食安全生產(chǎn)供給能力。云南省是全國糧食產(chǎn)銷平衡區(qū),積極響應國家的糧食安全戰(zhàn)略,雖然全省各地均未出現(xiàn)糧油供應緊張或短缺的狀態(tài),但糧食生產(chǎn)標準化程度不高,產(chǎn)業(yè)化水平和科技轉化率偏低,嚴重制約了云南糧食產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化進程。
圖3 2010—2020年云南省糧食自給率等變化情況
3.1.3 市場調(diào)控能力
云南省糧食零售及消費價格指數(shù)自2012年后較穩(wěn)定,云南省不斷加強糧油市場監(jiān)測預警,合理引導市場預期。近兩年來,云南共下達63 萬t 省級儲備糧輪換計劃,實現(xiàn)糧食生產(chǎn)增產(chǎn)提質(zhì)、降本增收互相促進,在耕地“非糧化”背景下調(diào)動農(nóng)民種糧和地方政府抓糧的積極性。八寶貢米、梯田紅米、墨江紫米、勐海香米等云南省特色稻米和企業(yè)品牌知名度不斷提高,國有糧食企業(yè)銷糧量自2018 年大幅回落后,2019—2020 年大幅上升(見圖4)。此外,2020 年與2010 年相比較,城市人口增長增加了口糧的剛性需求,而農(nóng)村勞動力顯著下降(見圖5)間接影響糧食生產(chǎn)。
圖4 2010—2020年云南省國有糧食企業(yè)購銷量變化情況
圖5 2010—2020年云南省人口結構變化情況
3.2.1 云南省糧食產(chǎn)量灰色GM(1,1)模型
從統(tǒng)計年鑒查出云南省2000—2020年糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù),糧食產(chǎn)量從長期看有增加的趨勢,但其復雜性、波動性較大。根據(jù)GM(1,1)模型,得出2000—2020 年糧食產(chǎn)量預測值(見表3)。
表3 2010—2020年糧食產(chǎn)量預測值
從GM(1,1)模型精度來看,相關系數(shù)R=0.563,后驗差比值C=0.033,小誤差概率P=1。相關系數(shù)基本合格,其他指標達標。2010—2020 年云南省糧食產(chǎn)量灰色模型預測值的平均相對誤差為2.727%,而灰色馬爾科夫模型預測值的平均相對誤差為2.534%(見表3),灰色馬爾科夫模型比灰色預測模型的預測結果更加精準。
3.2.2 建立云南省糧食產(chǎn)量灰色馬爾科夫預測模型
根據(jù)GM(1,1)模型預測的結果,把原始數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)的比值劃分為4 個等距區(qū)間,劃分為4 種狀態(tài)(見表4)。
表4 云南省糧食產(chǎn)量狀態(tài)劃分
3.2.3 計算狀態(tài)轉移概率矩陣并修正預測值
通過表3 中各年份的狀態(tài)情況可確定狀態(tài)轉移概率矩陣:
通過第一步狀態(tài)矩陣計算第二步狀態(tài)矩陣:
由于2020年的糧食產(chǎn)量處于第二種狀態(tài),考慮矩陣P(1)中第二行中的最大值,取第二種狀態(tài)區(qū)間的相對誤差的中值對灰色預測值進行修正,得到2021年糧食產(chǎn)量馬爾科夫修正值為1 889.416。由以上轉移矩陣P(2)確定2022 年云南省糧食產(chǎn)量的狀態(tài),考慮矩陣的第二行中的最大值,確定2022 年狀態(tài)為第二種狀態(tài),經(jīng)計算修正值應為1 895.094。同理,可以預測2023—2025年的云南省糧食產(chǎn)量(見表5)。
表5 2021—2030年云南省糧食產(chǎn)量預測結果 單位:萬t
糧食生產(chǎn)過程受自然條件、生產(chǎn)管理、政策調(diào)控等眾多因素影響,具有動態(tài)性、波動性、非線性等特點,而單一的預測方法和模型難免都有缺陷[7]。由于糧食生產(chǎn)具有灰度特征,可以使用灰色模型進行預測;而馬爾可夫模型較適用于隨機性和波動性較大的預測問題,能對隨機波動數(shù)據(jù)序列進行長期預測,兩者結合可形成優(yōu)勢互補,灰色馬爾可夫模型可以適用于糧食產(chǎn)量的中長期預測。從糧食產(chǎn)量預測結果可以看出,在“非糧化”背景下,2021—2030 年云南省糧食產(chǎn)量總體呈穩(wěn)步增加趨勢(見表5),可有效保障云南省糧食生產(chǎn)供給。
根據(jù)云南省糧食產(chǎn)量預測模型的預測結果,云南省糧食產(chǎn)量穩(wěn)步增加,能夠保障糧食生產(chǎn)的供給。由圖3 看出,2010—2020 年云南省糧食作物播種面積總體保持在410 萬hm2左右,糧食總產(chǎn)量呈上升趨勢,平均年增長約2.38%。其中,云南省主要口糧作物稻谷的播種面積有一定程度的波動,但產(chǎn)量呈上升趨勢,2021年稻谷的種植面積和產(chǎn)量較2017—2020年有所下降。玉米的播種面積和產(chǎn)量均穩(wěn)步上升,而小麥的種植面積和產(chǎn)量均呈下降趨勢。大豆的播種面積呈穩(wěn)步上升趨勢,但2021 年大豆產(chǎn)量下降了4.68%。薯類種植面積和產(chǎn)量在2010—2015 年保持穩(wěn)定,而自2016 年薯類種植面積雖大幅下降,但產(chǎn)量不降反增,這得益于品種改良和單產(chǎn)的提高(見圖6、圖7)。近10年來,玉米和稻谷播種面積和產(chǎn)量平均分別占糧食作物播種面積和產(chǎn)量的近40%和20%,是云南省糧食作物播種面積和產(chǎn)量的重要組成部分。云南省人均糧食占有量圍繞400 kg上下波動。
圖6 2010—2020年云南省主要糧食作物播種面積變化情況
圖7 2010—2020年云南省主要糧食作物產(chǎn)量變化情況
由于糧食產(chǎn)量受影響的因素多、波動性大等特點,建立灰色馬爾科夫預測模型,并用于2021—2030年云南省糧食產(chǎn)量的預測。研究結果表明,云南省未來的糧食產(chǎn)量將在小幅波動中穩(wěn)步上升,這一預測結果和國家防止耕地“非糧化”政策和糧食安全戰(zhàn)略十分吻合?;疑A測模型與馬爾科夫預測模型相結合,發(fā)揮兩種模型各自的優(yōu)勢,克服兩者的缺陷,提高了預測精度,對糧食產(chǎn)量這類波動性較大的長期預測具有較強優(yōu)勢。
糧食產(chǎn)量預測對保障國家糧食安全生產(chǎn)有重要意義,精準的預測能夠為相關部門提供科學農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策的依據(jù)。因此,要厘清農(nóng)業(yè)強國背景下糧食生產(chǎn)和消費結構的變化,保障糧食安全生產(chǎn)過程中的困難和阻力,提出以下提升糧食安全生產(chǎn)能力的對策和路徑,確保糧食產(chǎn)供銷綠色高質(zhì)量發(fā)展。
云南省多地積極推進雜交稻“上山”,根據(jù)當?shù)貧夂颦h(huán)境和種植條件摸索水稻旱種新技術。積極推廣水稻集中育秧、精確定量栽培、藥肥減量增效、病蟲害統(tǒng)防統(tǒng)治等關鍵技術,努力提高糧食單產(chǎn)。結合“九湖”流域農(nóng)業(yè)面源污染防治,優(yōu)化種植結構,推動有機稻種植,在品種、農(nóng)資、技術、倉儲和運輸?shù)阮I域加強科技支撐,充分調(diào)動和發(fā)揮糧食生產(chǎn)的潛能。
根據(jù)云南省的地理環(huán)境,實施多樣化的農(nóng)作物結構,并結合云南省的氣象、土地、水文等各方面的原因,實施有效的農(nóng)作物結構的協(xié)調(diào)和分層的發(fā)展。紅河、西雙版納、迪慶、半山區(qū)、山區(qū)、平原區(qū),都有著獨特的自然氣候,使得當?shù)氐霓r(nóng)業(yè)發(fā)展更加多樣化。把“早”“鮮”這兩個特色放到首位,加快適宜的品種改良。充分利用各地特殊的光、熱、水、土等資源,加強特色種植技術,提升耕作效率。在大食物觀的理念下充分發(fā)展特色糧食作物,如優(yōu)質(zhì)的藜麥、燕麥、蕎麥、水果玉米種植,不僅可以維持當?shù)氐募Z食產(chǎn)量,而且有助于提升經(jīng)濟效益。
由于小農(nóng)戶等糧食經(jīng)營主體耕地規(guī)模小、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入成本上漲及糧食價格低等原因,農(nóng)民種糧收益持續(xù)降低。耕地非農(nóng)化、非糧化、棄耕化、邊際化等問題使耕地保護制度地方實踐效果大打折扣[5]。一些地區(qū)高標準農(nóng)田建設標準等級低,土地碎片化也影響機械化、數(shù)字化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性服務實施,無形中增加了糧食生產(chǎn)成本,打擊農(nóng)民的種糧積極性[10]。用綠色、高質(zhì)、可持續(xù)、集約化方式,提升糧食品質(zhì),打造糧食特色區(qū)域品牌,達到提質(zhì)增效的作用。構建完善的補償機制,以耕地的生態(tài)價值、經(jīng)濟價值、發(fā)展權價值等共同確定動態(tài)補償標準,實現(xiàn)耕地保護、經(jīng)濟發(fā)展、農(nóng)民增收與生態(tài)安全的多目標協(xié)同發(fā)展。
充分挖掘品種、技術、品牌等綠色高質(zhì)穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)潛力,確保生態(tài)保護、糧食生產(chǎn)、農(nóng)民增收協(xié)調(diào)發(fā)展。開展中央向生態(tài)保護區(qū)一般性財政轉移支付,加大高標準農(nóng)田建設、節(jié)水灌溉、測土配方、精準施肥等綠色生產(chǎn)技術支持和補貼力度[11]。
處理好發(fā)展糧食生產(chǎn)和發(fā)揮比較效益的關系,應充分利用各地光熱水土等自然資源,經(jīng)濟、技術等資源優(yōu)勢,創(chuàng)新和發(fā)展糧經(jīng)、糧飼、稻鴨、稻蝦、稻魚等輪作、連作模式,提高復種指數(shù)。各州(市)要明確糧食自給率目標并落實穩(wěn)定糧食生產(chǎn)面積的具體措施,推動綠色低碳循環(huán)發(fā)展,使糧食生產(chǎn)能力與經(jīng)濟發(fā)展水平同步增長。
加強優(yōu)良品種開發(fā)、防災減災技術研究和糧經(jīng)輪作新型農(nóng)作制度。根據(jù)不同生態(tài)區(qū)城和生產(chǎn)條件,建設全程機械化智能化優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)示范區(qū),實施自動插秧、精準施肥、自動收割,開展“無人化種植”和“遠程管理”。做到科技人員到戶,技術要領到人,良種良法到田。推廣農(nóng)機北斗傳感器、耕深監(jiān)測、機具識別卡等信息監(jiān)測終端的使用,讓數(shù)字化、智能化延伸到糧食生產(chǎn)“耕、種、管、收”多個環(huán)節(jié),大幅提高糧食生產(chǎn)效率。
針對部分種糧地區(qū)土地細碎化程度高的現(xiàn)實和特殊性,因地制宜制定土地流轉合同,適當放寬產(chǎn)銷平衡區(qū)種產(chǎn)糧大縣認定標準。提升糧食種植科技服務水平,加強糧食運輸物流體系建設,構建“種植+流通+貿(mào)易”全產(chǎn)業(yè)鏈布局模式,打造綠色高質(zhì)稻米知名品牌并擴大其影響力和知名度。
充分利用大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術,推動大數(shù)據(jù)平臺建設與糧食產(chǎn)銷相結合,實現(xiàn)大田種植環(huán)境監(jiān)測的數(shù)字化、可視化;建立基于糧食大數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng),對糧食生產(chǎn)、銷售、運輸?shù)冗^程實現(xiàn)智慧管理和精準調(diào)控,準確掌握并及時動態(tài)反饋市場信息;應用區(qū)塊鏈、移動互聯(lián)網(wǎng)等技術開展糧食安全可追溯。在信息技術的支撐下,數(shù)據(jù)信息要素的重組和應用使多元利益主體緊密聯(lián)系,利用數(shù)字技術打通糧食生產(chǎn)全產(chǎn)業(yè)鏈,實現(xiàn)糧食生產(chǎn)高效、綠色、數(shù)字化高質(zhì)量發(fā)展[12]。