基于VAR模型谈四川省粮食播种面积和产量预测

摘要：粮食是国家战略性物资，粮食安全不仅关系到社会稳定和国家的安全，而且是经济发展、政治建设、精神建设的基础保障。研究我国粮食产量和粮食播种面积变化趋势，对制定粮食生产战略规划，确保粮食安全，维护社会稳定，促进“三农”发展和农民增收致富，现实共同富裕，全面建成小康社会等具有重要意义。 运用VAR模型对四川粮食播种面积和粮食产量进行了预测，取得了令人满意的效果，粮食播种面积平均预测误差仅为1.36603%，粮食产量平均预测误差为1.73978%;根据模型预测得到2021年四川省粮食播种面积为632.1万公顷，粮食产量为3551.314亿吨。

关键词：四川 粮食播种面积 粮食产量 预测 VAR模型

粮食安全是治国安邦的头等大事，一个国家和地区的粮食出现了问题，不仅影响到其经济的发展，而且还容易引发社会动荡和政局的不稳。只有筑牢了粮食安全的根基，才能全面掌控经济和社会发展的大局。我国是人口大国，用占世界9 %耕地，7%淡水，养活了占世界20%的人口，为维护世界粮食安全，推动全球减贫事业作出了重要贡献。我国一直高度重视农业和粮食生产问题，把粮食安全上升为国家战略，始终把保障国家粮食安全作为首要任务，毫不放松粮食生产。不断出台惠农强农政策，推进粮食生产稳步发展，实现了粮食生产“十七连丰”。尤其是在去年，面对在全球范围内持续蔓延的新冠疫情时，我国不仅有效控制了疫情，成为全球唯一实现正增长的主要经济体，而且农业生产也毫不松懈，粮食生产有序推进，并再获丰收，比2019年增长近1%，成为历史上第二高产年。大疫之年，加上春季全国大范围的洪涝灾害，我国粮食再获丰收，实属不易，主要得益于党和国家重农抓粮的劲头不减;对农村农业的政策扶持力度加大;各种农业科技服务指导到位;各项防灾减灾措施及时有效。面对新冠肺炎严峻的疫情和极其复杂的国内外形势，我国粮食依然取得了丰收，不仅对稳定经济社会大局提供了有力支撑，也为脱贫攻坚战胜利收官奠定了坚实的基础，为实现我国农业现代化目标立下彪炳史册的功绩，更是鼓舞和激励全国亿万农民和农村工作者，保持定力、增强自信，迎难而进、奋力拼搏，用智慧和汗水铸就“大国粮仓”，筑牢国家粮食安全防线的斗志和决心。四川是我国的人口大省和经济大省，也是农业大省，2020年GDP达 4.9万亿元，增长3.8%，在全国排名第六。四川省在加快工业化进程的同时，也十分注重农业的发展，加快补齐农业农村基础设施短板，深化农业农村改革，依靠农村发展带动农村经济发展，以实施乡村振兴战略为抓手，推进乡村治理体系和治理能力现代化，带动村民脱贫致富共奔小康。此外，在保证农民收入的前提下，稳步发展粮食生产，勇于承担维护国家粮食安全的责任，2020年实现粮食播种面积和产量双增长，粮食产量在全国排名第九，不仅为全省88个深度贫困县全部摘帽起到了铺垫作用，也为维护国家粮食安全作出了重要贡献。客观预测地区粮食产量，对该地统筹城乡协调发展，深入推进“三农”工作，夯实农业农村发展基础，促进农民收入增长，确保粮食生产不滑坡，加快农业农村现代化的发展，构建城乡一体的新发展格局，维护国家整体战略安全等具有重要意义。由于粮食产量与粮食播种面积有着密切的关系，因此，将粮食产量和粮食播种面积这两个指标联系在一起研究更有价值和意义。向量自回归模型（VAR）常用于多个相关联的时间序的预测，它以历史数据为基础，通过挖掘系统内部所隐含信息对时间序列未来的发展趋势进行判断，并且能够揭示关联时间序列之间的联系，比孤立地对多时间系列进行单独预测更加客观、可信[1-4]。运用VAR模型对四川省粮食产量和粮食种植面积进行预测，以充分发挥VAR模型的特点和优势。

一、VAR模型预测方法

（一）VAR模型基本形式

VAR模型常用于对2个或多个相关联的时间系列的预测，VAR模型一般可表示为[5-6]：

式（1）称为限制性向量自回归模型。

特别地，当外生向量为常数矩阵C时，VAR模型变为[5][6]：

式（2）称为非限制性向量自回归模型。

（二）VAR模型预测步骤

VAR模型预测步骤主要包括[7-8]：（1）单位根检验。检验时间系列是否平稳。（2）模型滞后阶定。确定模型的最佳阶数。（3）协整性检验。确定研究变量是否存在协整关系，协整关系的数量。（4）格兰杰检验。检验研究变量是否存在格兰杰因果关系，格兰杰因果关系数量。（5）估计模型的参數。求VAR模型的参数，建立预测方程。（6）稳健性检验。检验模型是否稳定和可靠。

二、四川省粮食产量和播种面积预测

（一）选取模型变量

图1为2000年-2020年四川粮食产量和粮食播种面积统计数据（数据来自四川省农业农村厅），在2011年中，四川省播种面积有较大波动，2012年后出现较大的下降，但之后几年下降势头被抑制，2020年还有小幅增加。近些年，虽然粮食播种面积有些减少，但产量却稳中有升，主要是因为种植结构的调整，以及农业科技的应用引起。将四川省粮食播种面积设为内生变量为y1，粮食产量设为内生变量y2，则y1，y2组成二维向量时间序列Y=（y1，y2），以21年Y序列数据为样本，然后建立VAR预测模型。

（二）单位根检验

从图1可知，内生变量y1和y2有波动起伏，可能为非平稳时间系列，通过单位根检验进一步可以判断。从表1知， y1的ADF值为-2.043387，大于1%、5%、10%临界值，y2的ADF值为-2.782883大于1%、5%临界值，表明y1、y2均是非平稳时间序列。对y1、y2进行一次差分，差分后d（y1）的ADF值为4.169900，小于1%、5%、10%临界值，变为平稳时间系列，d（y2）的ADF值为-9.683472也小于1%、5%、10%临界值，也变为平稳时间序列，一次差分后d（y1）和d（y2）变皆为平稳系列，即内生变量y1、y2为一阶单整，满足协整检验的条件。

初步建立模型VAR（2），以检验d（y1）、d（y2）协整性、格兰杰因果关系、模型的最佳滞后期。

（三）协整性检验

对一阶单整的内生变量d（y1）、d（y2）进行协整性检验，结果如表2。从表2知，对于无协整性，迹统计量25.08461大于5%的临界值15.49471，故拒绝原假设;对于最多一个协整关系，迹统计量11.40229大于5%的临界值4.129906，也拒接绝假设，提示存在两个协助关系，但只有2个变量，最多也只可能存在一个协整关系，这种情况说明二者存在协整关系，即它们存在长期的一致的变化趋势，即粮食播种面积增加一般会使粮食产量增加。因此，长期看，稳定粮食播种面积是保证粮食稳定增长的基础。

（四）格兰杰检验

对d（y1）、d（y2）进行格兰杰检验结果如表3。从表3知，在5%的置信水平上，统计量F的概率都大于显著水平，故接受原假设，即d（y1）、d（y2）之间双向不存在格兰杰因果关系，d（y1）不是d（y2）的格兰杰原因，d（y2）也不是d（y1）的格兰杰原因。值得注意的是，格兰杰因果关系并非现实生活中的因果关系，它只是代表一个变量变化对另一个变量变化的解释程度。所以，这不代表粮食产量和粮食播种面积之间无相关性，而是在短时期内，粮食产量和粮食播种面积的变化不是引起彼此变化的直接原因。这点也是可以理解的，如粮食播种面积的增加有时并不能直接推动粮食产量的增加，如粮食种植结构的调整、旱涝病虫灾害、管理技术不佳等情况，都会导致粮食单产减产，则总产也不一定会增加;粮食播种面积的减小，但种子优良、技术先进，会造成单产增加，总产也未必一定减少。这充分说明粮食产量和粮食播种面积相互影响的复杂性。

（五）模型滞后阶数确定

滞后阶确定主要考察三个统计量，AIC（赤池信息准则值）、SC（施瓦兹准则值）、LR（似然比统计量值），一般AIC或SC最小、LR最大的滞后阶为模型的最佳阶数。模型滞后阶分析结果如表4，从表4知，在考察的5个滞后阶中，在5%的置信水平下，滞后2阶（因进行过一次差分处理，滞后阶应是原值加1）的AIC=20.72752，SC=21.07274，均为所考察阶数中值最小（带*号），LR=14.10368，为所考察阶数中值最大（带*号），故模型最合适的滞后阶为p=2，因此确定模型为VAR（2）。

（六）参数估计

建立VAR（2）模型，对模型的参数进行估计，结果如表5，其中，参数第一项为系数，第二项为标准差（带小括号），第三项t统计量（带中括号）。对建立的VAR（2）模进行稳健性检验，结果如图3所示。从图3知，模型所有特征根都在单位圆内，即模型所有特征根倒数都小于1，说明模型是稳固和有效的。模型可以用来进行预测。因此，根据估计的参数得到预测方程如式（3），即四川省粮食播种面积和粮食产量的VAR预测方程。

（七）变量预测

根据预测方程（3）对四川省粮食播种面积和粮食产量进行预测，结果如表5（由于数据进行了一次差分处理。并且后期值与前期的值和预测有关，因此前3期的值不能预测）。从表4可知，模型对粮食播种面积的平均预测误差为1.36606%，对粮食产量的平均预测误差1.73973%，都比较小，且近期的预测误差更小，2019和2020年两项指标的预测误差均小于0.5%，而预测模型的价值主要体现在后期预测的精度上，因此，这些都表明了不仅运用VAR模型预测四川省粮食产量的可行、有效，并且模型有优良的性能。预测曲线如图4，由模型预测得到2021年四川省粮食播种面积为632.6128万公顷，粮食产量为3551.314亿吨，与2020年相比都略有增加，基本保持稳定，从近2年四川省粮食生产的实际情况来看，预测结果有较大的可信度。

三、讨论

粮食安全攸关国计民生，事关经济的发展和社会的稳定。近年以小麦、玉米、大豆为首的全球粮食价格持续上涨给国际贸易和世界上一些国家政局带来的动荡充分说明了这一点，也给我给粮食安全敲响了警钟。仅2020年，全球主要粮食品种平均上涨了14%，食品价格整体上涨20%，许多国家因为粮食和食品价格上涨过快引发通货膨胀，使得民众生活水平下降而不满，这种状态2021年仍在持续。当然，导致此轮粮食价格上涨的原因并非粮食大幅减产，主要是由于新冠疫情持续蔓延引起的恐慌情绪所致。一些国家和地区由于新冠疫情长时间未得到有效控制而感到担心害怕，大量囤积粮食，加上全球范围的疫情导致粮食运输和粮食流通交易不畅，使粮食供给失衡。但粮食产出不足，供应紧张也是一个不可轻视的原因。2020年，全球粮食产量仅增长1.3%，这其中大部分要归功于中国，2020年我国粮食增产565万吨，而一些主要产粮国却出现减产，同时粮食需求也增长0.6%，供需关系只是处于紧平衡状况。但供应及其不平衡，发达国家充足，发展中国家短缺。据统计，2020年全球面临粮食危机的人口增至2.67亿，有7.9亿人口处于饥饿状态。虽然我国在此番全球粮食价格上涨中受到的冲击和影响较小，但仍然应引以为戒，居安思危，始终绷紧粮食安全这根弦，紧抓粮食生产，筑牢国家粮食安全的防线。

“藏粮于地”，保障粮食供应的核心是播种面积，没有一定的耕地为保障，维护粮食安全只会是谈空说有，煎水作冰，无法实现。而随着我国工业和城镇化的发展，土地越来越宝贵，耕地不断被挤占。国家已经划定了永久基本农田，那是中国人的“吃饭田”“保命田”，这条红线千万不能触碰，否则，我国的粮食安全基础就会动摇。种子是保证粮食丰收的重要因素，是农业的基础，种子质量的好坏直接关系到粮食生产的丰歉、粮食的安全、农业的安全、农村的稳定。

种子也是农业的“芯片”，是粮食生产的开路先锋，是保障粮食丰收的基石。有人测算过，种子对粮食丰收的贡献率达45%左右。可见，种子在农业生产和维护粮食安全的重要地位和作用。改革开放以来，国家十分重视种子行业的发展，出台了一序列政策和措施促进种子行业的发展，使我国种子产业取得了长足的发展。当下我国主要种子的质量和自给率可喜可贺，优质杂交水稻种子名扬海外，小麦良种攻关接连取得突破，优秀小麦新品种层出不穷，优质专用小麦品种不断涌现。目前，我国水稻和小麦种子自给率达到了100%，达到了完全自给，实现了“中国人吃中国粮，中国粮用中国种”目标，为维护国家粮食安全发挥了重要作用。但有些粮食种子仍然部分依靠国外，如玉米、大豆、马铃薯等的种子部分需要进口，高端品种的蔬菜种子也以进口为主，不仅削弱了我国在国际种子市场上主动权和话语权，也隐藏着被别人“卡脖子”“断供”的风险，威胁我国粮食和农业的安全。必须开创粮食安全战略的新思路，把种子安全上升到粮食安全、国家安全的战略高度，加强我国种子的自主研发能力，加大对关键技术攻关的支持力度，加强农业科技人才的培养和队伍建设，加快农业科技成果的转化，加强种子行业的创新能力。同时，鼓励种子行业兼并重组，优化资源配置，发挥龙头企业的作用，推动企业做大做强，形成核心竞争力，促进我国种子产业的高质量发展，增强我国种子在世界上主导权和话语权，让更多的优良中国种子播种在中国大地和世界各地。使我国在有限的耕地上，依靠优良的种子，提高单产，增加粮食的总产，实现“藏粮于技”，牢牢把住粮食安全的主导权，构建全球糧食安全“命运共同体”。

四、结语

粮食是国家的命脉，粮食安全是国家安全的基础。我国经济虽然取得了举世瞩目的成就，但发展不平衡、不充分问题仍然十分突出。特别是广大农村地区，经济、社会发展相对还比较落后， 今年虽然刚刚消除了绝对贫困，但基础不牢，水平不高，农民收入仍然偏低。农业生产底子薄弱，生产力水平亟待提高，农村基础设施欠账多，农村生活环境和生态环境短板突出，乡村发展整体水平滞后，城乡差别仍然较大，农业脆弱地位、发展后劲不足，农民增收困难、收入增长缓慢等状况并没有得到根本改变。这些都不利于我国全面建设社会主义现代化强国的目标实现。国家的现代化离不开农业现代化，农村繁荣富强。粮食生产是农民增收致富的主要手段，也是发展农业生产力，实现乡村振兴，推进农业现代化的重要途径。因此，不论是从促进农村农业发展的角度，还是维护国家安全的高度來看，抓紧抓好粮食生产都十分必要和重要。

目前，我国粮食生产面临一些新问题，例如，随着人们生活水平的提高，对基本口粮的需求减少了，对粮食品质有了更高的要求;粮食供求出现结构性矛盾，总体供大于求，粮食价格长期在低位徘徊，农民卖粮难，种粮的效益不高，挫伤了农民种粮的积极性。面对这些问题，一方面是要加速提高农民的收入，另一方面是要保障国家粮食全，二者之间如何平衡，值得探讨。但无论如何，各地要从战略高度，以长远眼光看待粮食生产，树立大局观念、全局观念，坚持局部利益服从总体利益，地方党政领导要领好航、把好舵，统筹农业生产，紧抓粮食生产不放松。国家要进一步加大对粮食生产的扶持力度，各地要积极落实各项强农惠农政策，给粮食生产创造优良的环境，不让种粮农民吃苦，调动种粮农民的积极性。要结合第三轮土地流转契机，全面推进农村土地流转，促进粮食生产规模化、规范化、标准化经营，提高粮食生产机械化、自动化水平，发挥规模效益，提高粮食的质量、品质、安全性，同时，要加强农业技术服务，加快良种的推广应用，提高粮食种植水平，提升粮食生产的效率。确筑牢国家粮食安全屏障，为实现两个一百年奋斗目标，保驾护航。

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（作者单位：武汉理工大学继续教育学院）