基于改进灰色马尔可夫模型的花生产量预测研究——以河南省为例

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随着城镇化脚步的加快,土地和劳动力结构发生变革,对农作物的产量造成冲击。花生是我国重要的油料作物,准确预测其产量对于指导农业生产具有重要的现实意义。本文对河南省花生生产能力的影响因素进行研究,并建立新陈代谢的灰色马尔可夫模型对其产量进行预测。首先,选取影响河南省花生生产的主要因素,利用灰色关联分析法对其进行关联度分析;其次,对传统的灰色模型进行背景值优化,并利用马尔可夫过程对模型进行二次优化,建立改进的灰色马尔可夫模型来拟合花生产量;最后,对原始数据进行新陈代谢处理,利用上述灰色马尔可夫模型预测出未来5年的河南省花生产量。研究内容与成果如下:(1)与河南省花生产量关联度较强的前6个因素分别为:播种面积、城镇化率、农村用电量、灌溉面积、化肥施用折纯量和农用塑料薄膜使用量。这说明花生的产量最主要还是依靠自然因素,合理利用科技手段在一定程度上可以提高种植效率,如改善灌溉设施,加大机械设备的投入和使用力度,交替施用有机肥和化学肥等,尽可能使得花生处于较为适宜的生长环境。(2)根据河南省近10年的花生产量数据,建立改进的灰色模型。首先对建模数据进行移动平均处理,再对模型的背景值构造序列进行优化,消除内部参数带来的误差。结果表明,改进前后的模型平均相对误差分别为2.04%和1.89%,说明优化参数只能在一定程度上提高模型精度,要想使模型精度等级达到优秀,还需要借助其他方法进行二次优化。(3)引入马尔可夫过程对改进后的灰色模型进行二次优化。利用系统中各状态间的转移概率逐年修正拟合结果,最终得到模型的平均相对误差为0.69%,达到优秀等级,认为该模型可以很好地拟合河南省花生产量变化趋势。采用上述模型预测未来5年花生产量值,期间不断对原始数据序列进行新陈代谢处理,得到2021—2025年河南花生产量预测值分别为620.22、638.23、669.96、689.33、724.63万吨,年增长率在4.03%左右。
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