东盟水果产量变化趋势分析

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作者：于平福  何新华  陆宇…    文章来源：《西南农业学报
      东盟是“热带水果之乡”，其中菲律宾、越南、泰国、印度尼西亚、马来西亚四季均可生产种类繁多的热带干鲜水果，既是世界上大宗热带干鲜水果如香蕉、菠萝、芒果、番木瓜、腰果等的重要产地，还出产许多本地特有的珍稀热带水果品种，如榴莲、山竹、龙眼、红毛丹等。据FAO统计，2008年东盟水果总产量约4917.93万t，占世界水果总产量的8.59%。东盟国家许多果树品种居世界前列，如菲律宾的香蕉，印度尼西亚、泰国的番石榴、芒果和山竹，泰国、菲律宾的菠萝和印度尼西亚的鳄梨均进人世界主产国前5位，其中菲律宾的香蕉和泰国的菠萝均排第2位。中国果树品种资源丰富，自然气候及地理条件多样，经济与科技水平多层次，与东盟水果生产具有较强的互补性与竞争性。东盟水果业在对我国水果业产生有利影响的同时，也使我国水果业总体面临严重挑战，特别是中国一东盟自由贸易区建立后，东盟水果业的快速发展给我国热区水果业带来了直接的冲击。基于此，本研究通过对东盟水果产量变化问题进行定量研究，分析东盟水果产量变化趋势和波动性特征，测定水果产量变化趋势的关联性，预测未来水果产量变化趋势，以期为我国制定水果发展政策和应对东盟水果业对我国冲击的策略，实现我国水果生产可持续发展提供参考依据。
    1  方法与数据
     1.1  方法
     1.1.1  小波分析  选用Daubeehies(db15)小波对要考察的时间序列(包括水果总产、单产和面积)进行4层分解，然后对其进行重构，得到时间序列的长期趋势项、周期波动项I、周期波动项Ⅱ、周期波动项Ⅲ和随机波动项。在此基础上进行趋势项的长期增长变化分析，并结合复小波变换(Complex Gaussian[cgau14])进行周期波动项I、周期波动项Ⅱ、周期波动项Ⅲ和随机波动项的周期性波动趋势测定。
      1.1.2  灰色关联分析  将周期波动项I、周期波动项Ⅱ、周期波动项Ⅲ和随机波动项合并成为周期波动项，与长期趋势项一并进行变化趋势的灰色关联分析。
      1.1.3  灰色广义回归神经网络预测  将小波多辨分析得到的长期趋势项采用灰色模型GM(1，1)进行预测，对周期波动项I、周期波动项Ⅱ、周期波动项Ⅲ和随机波动项分别进行广义回归神经网络(GRNN)模型预测，最后由GM(1，1)模型和GRNN模型叠加成线性模型，即小波灰色广义回归神经网络预测模型(WGGRNN模型)，从而得到原时间序列的预测值。采用相对误差和拟合指数进行模型精度检验。
      1.2  数据
      研究需要采集东盟水果产量及其5大主产国和6大主栽品种的产量、单产和收获面积数据，这些数据均来源于联合国粮农组织(FAO)数据库。
      2  东盟水果产量变化趋势测定分析
      2.1  东盟水果产量长期增长趋势
      对1961～2008年东盟水果产量数据进行小波分析，得到东盟水果产量长期增长趋势线(图1)(略）。通过对该趋势线的初步考察并结合产量实际值和趋势值情况，可以发现：①1961～2008年期间东盟水果产量总体增长较快。根据实际值计算，2008年东盟水果产量为4917.93万t，较1961年增产3853.18万t，增长361.89%，年平均增长3.3l%。进一步采用灰色GM(1，1)模型分析发现，东盟水果长期趋势产量呈指数增长，其产量年均增长率为3.14%，低于实际产量年平均增长率。②在197l、1981和1998年处出现3个明显阶段性低点，表明围绕这3个阶段性低点阶段，产量的增长速度是相对缓慢或呈负增长时期。根据实际值计算，1971年产量较1970年仅增产1.49%，低于1961～2008年年平均增长率；1981年产量较1980年减产5.44%，1998年较1997年减产4.36%。③在1979～1980、1994～1995、2004～2008年3段时期呈现明显阶段性高点，表明这3个时期属于整个测定时期中产量增长速度相对较快且产量稳定在较高水平的时期。根据实际产量值计算，1979年较1978年增产12.21%，1994年较1993年增产5.08%，2004年较2003年增产6.77%；1979～1980年2年平均产量较前2年(1977～1978)的平均产量增产20.44%，1994～1995年2年平均产量较前2年(1992～1993)的平均产量增产9.64%，2004～2008年5年平均产量较前5年(1999～2003)的平均产量增产27.71%。
      2.2  东盟水果产量周期波动趋势
     采用小波分析法对1961～2008年东盟水果产量数据进行计算，得到水果产量周期波动项I、周期波动项Ⅱ、周期波动项Ⅲ和随机波动项的数据值，并绘出水果产量周期波动趋势图(图1)。结合东盟水果产量Complex Gaussian小波系数实部等值线图和小波方差结果，可知东盟水果产量周期波动具有3个特征时间尺度的周期变化特征，分别是6年左右、13年左右和20年左右，以13年为特征时间尺度的周期变化最为明显，平均波动幅度为74.59万t，最大波幅为214.03万t，最小波幅为-141.01万t，表明其总体波幅不大。
     由图1可以看出，在6年特征时间尺度上，水果产量变化比较频繁，以20世纪70年代中期前最为明显。1961年以来大致经历了7个转变周期，平均周期为6.2年左右，平均波动幅度为57.31万t，最大波幅为129.49万t，最小波幅为-122.77万t。
     在13年时间尺度上，水果产量经历了4个较明显的周期变化，平均周期约为12.8年，平均波动幅度为81.60万t，最大波幅为140.42万t，最小波幅为-141.01万t。从该尺度上看，东盟水果产量增减情况为：20世纪60年代中期水果生产相对较多，70年代前中期为水果生产较少的时期，70年代后期至80年代初为水果增产期，80年代中后期水果生产较少，90年代初至中期为水果生产增产期，90年代后期到20世纪末转为水果减产时期，21世纪初期水果生产处于增产时期，2005年后转为减产时期。
      在20年时间尺度上，东盟水果产量变化大约经历了2个偏少偏多周期的转换，平均周期约为20年，平均波幅为83.47万t，最大波幅为214.03万t，最小波幅为-133.98万t。在该尺度上看东盟水果生产情况为：20世纪60年代末期至70年代初期，东盟水果处于相对欠缺期，70年代后期，东盟生产处于相对增产阶段，80年代初中期水果产量略有减少，80年代后期水果产量又有所增长，90年代末为水果减产期，进入21世纪后，东盟水果产量处于增产时期。
     总体来说，1961～2008年东盟水果产量具有随时间呈指数增长并进行周期波动的变化特征。水果产量长期增长趋势变化对水果产量趋势变化的影响程度明显大于水果产量周期波动对水果产量变化趋势的影响程度。
     3  东盟水果产量变化趋势的灰色关联分析
     3.1  东盟水果产量长期增长趋势的关联性
     3.1.1  水果产量长期增长趋势与品种因素的关联性进行东盟水果长期增长趋势产量与6个水果品种趋势产量的灰色关联分析，结果表明，以香蕉的关联度最大，其关联度大小排序为香蕉(0.962)>番石榴芒果山竹(0.924)>其他热带水果(0.919)>柑橘(0.91)>番木瓜(0.871)>菠萝(0.583)。说明香蕉、番石榴芒果山竹、其他热带水果、柑橘、番木瓜、菠萝产量的长期增长趋势对整个水果产量长期增长趋势的影响程度依次下降，以香蕉的影响程度最大，菠萝的影响程度最小。值得注意的是，柑橘对水果产量长期增长趋势的影响也较大。
     3.1.2  水果产量长期增长趋势与区域因素的关联性以5大主产国的水果长期增长趋势进行灰色关联分析，结果表明，东盟与印度尼西亚、越南以及泰国水果产量增长趋势的关联度分别为0.876、0.846和0.804，与菲律宾和马来西亚的关联度分别为0.735和0.715。说明印度尼西亚、越南、泰国、菲律宾和马来西亚的水果产量长期增长趋势对东盟水果产量长期趋势的影响程度依次减小，以印度尼西亚的影响程度最大，马来西亚的最小。
     3.1.3  水果产量长期增长趋势与面积、单产的关联性表1（略）和图2（略）结果表明，东盟水果产量长期趋势变化是由单产和面积长期趋势共同作用的结果，东盟水果长期趋势产量与长期趋势单产的关联度为0.65，与收获面积的关联度为0.63。以单产长期趋势对东盟水果产量长期增长趋势的影响较大。从分品种方面看，水果长期趋势产量与番木瓜、香蕉、菠萝趋势单产的关联度大于其与趋势面积的关联度，与番石榴芒果山竹、其他热带水果、柑橘趋势面积的关联度大于其与趋势单产的关系度。表明番木瓜、香蕉、菠萝长期趋势产量变化主要取决于长期趋势单产水平的变化状况，特别是番木瓜和香蕉对其的影响程度更为突出；番石榴芒果山竹、其他热带水果、柑橘的长期趋势产量变化主要取决于面积的变化状况，特别是其他热带水果对其的影响程度更为突出。
     3.2  东盟水果产量周期波动趋势的关联性
     3.2.1  水果产量周期波动趋势与品种因素的关联性除香蕉的关联度较小(0.755)外，东盟水果周期波动产量与其他5个水果品种波动值的关联度均较大，在9.5以上，其关联度大小排序为菠萝(0.981)>其他热带水果(0.976)>番木瓜(0.973)>番石榴芒果山竹(0.969)>柑橘(0.954)>香蕉(0.755)。说明菠萝、其他热带水果、番木瓜、番石榴芒果山竹、柑橘和香蕉产量的周期波动对整个水果产量周期波动的影响敏感度依次下降，以菠萝的影响敏感度最大，香蕉的最小。
      3.2.2  水果产量周期波动趋势与区域因素的关联性  5大主产国的水果周期波动趋势关联度结果为：东盟与印度尼西亚和马来西亚水果周期波动产量的关联度较高，分别为0.748和0.712，与越南、菲律宾和泰国水果周期波动产量的关联度较小，分别为0.550、0.546和0.363。说明印度尼西亚、马来西亚、越南、菲律宾和泰国水果产量周期波动对东盟水果产量周期波动的影响敏感度依次减小，以印度尼西亚的影响敏感度最大，泰国的最小。
      3.2.3  水果产量周期波动趋势与面积、单产的关联性表2和图2结果表明，东盟水果产量周期波动是由单产和面积周期波动共同作用的结果，东盟水果产量周期波动值与周期波动面积的关联度为0.494，与周期波动单产的关联度为0.400，以面积周期波动对东盟水果产量周期波动的影响较大。从分品种来看，水果周期波动产量与菠萝、柑橘周期波动单产的关联度大于其与面积的关联度，与香蕉、番石榴芒果山竹、番木瓜和其他热带水果周期波动面积的关联度大于其与周期波动单产的关联度。表明菠萝、柑橘产量周期波动主要取决于单产水平的周期波动状况，香蕉、番石榴芒果山竹、番木瓜和其他热带水果产量周期波动主要取决于面积水平的周期波动状况。
     4  东盟水果产量预测
     选用1961～2008年东盟水果产量为分析数据样本，其中1961～2005年为训练样本，2006～2008年为预测的外推测试样本，进行东盟水果产量前5年数据值预测后一个3年数据值。以东盟水果长期趋势项时间序列，建立GM(1，1)模型为：X(0)(t+1)=1094.5168e0.0314t；设定GRNN 模型输入输出数为41，输入输出维数分别为5和3，扩展系数设置为0.1，分别建立东盟水果产量周期波动项I、周期波动项Ⅱ、周期波动项Ⅲ和随机波动项时间序列的GRNN预测模型；由GM(1，1)模型预测值和GRNN模型预测值叠加生成小波灰色广义回归神经网络预测模型(WGGRNN模型)，得到东盟水果产量时间序列的预测值。WGGRNN 模型产量预测结果见图3（略）。模型预测精度检验结果表明，WGGRNN 模型训练期和测试期平均误差分别为0.534%和－2.581%，训练期和测试期平均拟合指数分别为0.976和0.974。说明建立的WGGRNN模型无论是训练期还是测试期其精度都较高，用于东盟水果产量预测是可行的。
      如果1961～2005年的长期趋势在未来依然发挥作用的话，通过WGGRNN模型预测，2015年东盟水果总产量将达到5980.319万t，表明未来盟水果产量仍呈增长趋势。
      5  结束语
      小波分析表明，1961～2008年东盟水果产量具有随时间呈指数增长并进行周期波动的变化特征。东盟水果产量长期增长趋势变化对水果产量变化趋势的影响程度明显大于水果产量周期波动。水果产量周期波动具有3个特征时间尺度的周期变化特征，分别是6年左右、13年左右和20年左右的特征时间尺度，平均波动幅度为74.59万t，最大波幅为214.03万t，最小波幅为-141.01万t，以13年为特征时间尺度的周期变化最为明显。
     东盟水果产量变化趋势的关联分析结果表明，在品种结构、区域分布及面积和单产因素方面，水果产量长期增长趋势和周期性变动均具有非对称特征。对水果产量长期增长趋势变化的影响程度，在品种结构中以香蕉产量长期趋势变化最大、菠萝最弱，在区域分布中以印度尼西亚的水果产量长期趋势变化最大、马来西亚最小，在面积和单产影响因素中，以单产长期趋势变化较大；对水果产量周期波动的影响敏感度，在品种结构中以菠萝产量周期波动最大、香蕉最小，在区域分布中以印度尼西亚的水果产量周期波动最大、泰国最小，在面积和单产影响因素中，以面积周期波动较大。

      以1961～2005年数据样本建立的WGGRNN模型，预测结果表明，未来几年东盟水果产量总体上呈增长趋势。
     作者单位：(1.广西农业科学院农业科技信息研究所，广西 南宁 530007；2.广西大学农学院，广西南宁 530004)
   

      注明：国家软科学研究项目“中国－东盟水果贸易发展趋势与对策研究”（2008GXS5D124）

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