基于灰色理論的河南省林業產業結構分析預測

張碩,李偉,焦春雨,王露露,洪弦,董瑞朋

河南省遠志林業規劃設計有限公司,河南 鄭州 450000

林業經濟已成為我國國民經濟發展中不可缺少的一部分，大力發展林業經濟不僅有利于促進我國國民經濟發展，還有利于經濟和社會的可持續發展。但目前我國林業經濟還處于粗放式經濟增長，且林業產業結構不合理依然是限制林業經濟增長的主要因素[1]，因此，如何調整與優化林業產業結構已逐漸成為當今林業研究主要熱點之一。

合理的林業產業結構不僅有利于促進林業產業之間協調發展，還能在充分合理地利用現有自然資源的基礎之上發揮林業的最大經濟效益[2]。目前我國對林業產業結構的分析方法大多以灰色理論為主，如林如青[3]等通過灰色理論方法對福建省林業產業結構進行了系統分析，邵礫群[4]等認為第一產業是陜西省林業產業中的主導產業，余亞亮[5]等認為第三產業和第二產業是江西省林業產業的主導產業，而葉鋒[6]等則進一步說明中國大部分區域均存在林業產業結構不合理的現象，且具有一定的區域異質性。

河南省作為中原地區的林業大省，近年來積極開展國土綠化、退耕還林、天然林保護等工程，林業發展也呈現出較好的趨勢，但不可否認的是河南省大部分地區林業各產業結構不平衡。因此，為更好地了解河南省林業產業發展現狀，基于河南省2000—2018 年間林業產業產值資料，采用矢量夾角模型對河南省林業產業結構穩定性進行分析，用灰色關聯度法分析該區域林業總產值、第一產業產值、第二產業產值和第三產業總值之間的變化規律及相關性，同時建立GM（1,1）灰色系統模型對其未來10 年進行預測，以期為河南省林業產業結構的調整與優化通過科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究數據

河南省林業產業結構數據來源于中國林業統計年鑒（2000—2018 年），各年各產業及總產業總產值如表1 所示。

表1 河南省2000-2018 年林業產值數據Tab.1 Forestry output value data of Henan Province from 2000 to 2018

1.2 研究方法

1.2.1 矢量夾角模型

矢量夾角模型是評價某一產業結構穩定程度的主要分析方法，近年來也逐漸應用于林業之中[5,7]。該模型將林業三大產業看作是一組三維向量，并用不同向量之間的夾角 θ來作為衡量林業產業結構穩定程度的指標，即向量夾角 θ會隨某一產業的產值占總產值的比重變化而變化，夾角 θ越大，說明林業產業結構變化程度越大越不穩定。應用矢量夾角模型來分析河南省林業產業結構的穩定性，其計算原理如下：

公式當中，Si(t)是河南省林業第i 產業第t 年產值占林業總產值的比重（i=1，2，3），θ是Si(t)和Si(t-1)之間的夾角，被稱為林業產業結構變動系數，θ ≤90°。

1.2.2 灰色關聯度

灰色關聯度是灰色系統理論的基礎，也是對多因素、多層次分析應用最廣的分析方法，近年來，也逐漸應用于分析林業產業結構[8-11]。通過建立灰色關聯度模型，可在隨機的因素序列中找出林業產業中第一產業、第二產業、第三產業及其總值之間的變化關系及影響程度，進而有利于林業產業結構的調整與優化。其計算原理為：

（1）確定參考序列和對比序列：參考序列為林業產業總產值的時間序列X0，對比序列為林業第一產業、第二產業、第三產業，分別計為Xi，i=1，2，3

（2）數據無量綱化處理，對原始數據進行計算絕對差序列，并從中選擇極大值與極小值。

（3）計算關聯系數，式中 ρ為分辨系數，本研究ρ=0.5

（4）計算關聯度

1.2.3 GM（1,1）模型預測

GM（1,1）模型是灰色理論的主要的預測模型，相比于傳統預測模型，GM（1,1）模型對數據量要求小，能在眾多因素不確定的基礎上得出最符合實際、精度較高的預測趨勢[12-17]。其計算原理可見

（1）數據處理

對原始時間序列X0進行累加得累加生成序列X1，

計算n 值取到10

由累加序列X1得到緊鄰的均值生成序列：

其中:

計算n 值取到10

（2）白化型GM（1,1）模型參數估計

式中：a 為發展系數；b 為灰作用量。根據最小二乘法原則，可得參數a，b

（3）預測模型

（4）還原模型預測值

2 研究結果

2.1 穩定性分析

采用矢量夾角模型對河南省林業產業結構穩定性進行數據分析，由圖1 可知，2000—2018 年間林業產業結構變動系數整體呈先增后減的變化特征，且增加的變化幅度小于減小變化的幅度，并分別在2005 年和2011 年達到最大值0.28 和最小值0.01?？傮w來看，2000—2007 年河南省林業產業結構變動較大，而2007—2018 年林業產業結構系數變化幅度都較小，說明前期河南省林業產業結構變動大、不穩定、不合理，但隨著不斷優化和調整，目前河南省林業產業結構已逐漸趨于合理化和穩定化。

圖1 2000—2018 年間河南省林業產業結構變動系數Fig.1 Variation coefficient of forestry industrial structure in Henan Province from 2000 to 2018

2.2 灰色關聯度分析

由表2 可知，河南省林業第二產業產值與林業總產值的關聯度最高，第一產業次之，第三產業最低，灰色關聯度值分別為0.9059、0.8708、0.7242，且三大產業產值與總產值之間的關聯度具有顯著差異，這說明2000—2018 年間河南省林業產業發展迅速，而在此期間對林業發展起主導作用的是林業第二產業。

表2 河南省林業總產值與三大林業產業的動態灰色關聯度分析Tab.2 Dynamic grey correlation analysis between the total forestry output value and the three major forestry industries in Henan Province

在2000—2018 年間第一和第三產業的灰色關聯度的變化趨勢幾乎一致，其原因主要為第一產業是林業基礎產業，而第一產業的發展則有利于河南省整體生態面貌的改善，進而可直接影響第三產業。第二產業灰色關聯度值整體呈增加變化趨勢，而第一產業和第三產業灰色關聯度值均呈減小變化趨勢，但兩者產值占林業總產值的比重變化趨勢不一致。

2000—2018 年間林業第一產業產值占林業總產值的比重整體呈下降趨勢，而第二和第三產業所占比重整體呈上升趨勢，但第三產業增加的幅度小于第二產業。究其原因可能為：一是國家全面倡導發展綠色經濟，全面禁止以消費大量資源來促進經濟發展的方式，而傳統的林業第一產業對林業資源依賴高，且具有科技含量不高和產品附加值值較低的特征，目前已無法適應河南省林業迅速發展的需求，二是河南省不斷創新林業機制，不斷加大林業科技力量投入，進而積極推動林產品深加工和系列產品的開發，最終形成規?；?、特色化、集團化、新興化和高標準的林業產業發展格局。三是因為“兩山”理論和生態文明建設理念愈發深入人心，河南省各級政府依據現有林業資源，從實際出發，不斷開發利用森林自然景觀和人文景觀，進而滿足人民對森林生態服務功能的需求，進而促使林業第三產業的發展。

2.3 林業產業產值預測

為進一步提高河南省林業產業產值預測的精度，以2006 年以后的河南省林業各產業數據為基礎，使用Python 軟件建立GM（1,1）預測模型，模型參數a，b 值由最小二乘法進行計算，同時對參數估計值做t 檢驗，而模型預測精度由方差比作為主要的評價依據，進而最終確定河南省林業三大產業的預測模型。

河南省林業三大產業預測模型的方差比分別為0.061、0.036 和0.0073，對照表3 可知，三大產業的預測模型均達到了一級標準，且參數估計值經過t 檢驗后均達到極顯著水平，說明河南省林業三大產業產值的預測模型精度較高，可以用于預測河南省林業三大產業產值，預算結果如表4 所示，預測模型如下所示:

表3 模型預測精度等級標準Tab.3 Model prediction accuracy grade standard

表4 河南省林業三大產業產值預測Tab.4 Forecast of the output value of the three major forestry industries in Henan Province

第一產業：

第二產業：

第三產業：

由表4 可知，河南省林業產業未來十年內依然保持高速發展的上升趨勢，從產值上看第二產業依然占據主導地位，第三產業會在2028 年首次超過第一產業產值，達到總產值的26.67%但從產值年均增長率上看，與2018 年相比，在未來的十年第三產業產值年均增長率最高，第二產業增長率次之，第一產業最低，到2028 年年均增長率分別為22.43%、18.7%、10.28%，第三產業發展速度是第一產業的2 倍左右，說明此次模型預測結果與河南省林業發展方向整體保持一致。其原因可能為：隨著社會經濟的高速發展，我國社會主要矛盾已經轉換為人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發展之間的矛盾，進而使得森林生態旅游已成為國內旅游主要的發展方向。為進一步地促進森林生態旅游發展，河南省先后建立31 處國家森林公園，同時積極推進森林城市、森林鄉村等工程建設，進而全面促進森林生態旅游發展。

此外，未來十年內林業第二產業產值占總產值的比重幾乎不變，依然處于主導地位，而第一產業和第三產業所占比重變化較大，其中第三產業產值將在2028 年超過第一產業，說明未來十年，河南林業產業發展格局將由“二、一、三”格局向“二、三、一”格局過渡，這符合目前河南省林業實際發展方向，有利于河南省林業可持續發展，也更利于河南省林業產業結構合理化、穩定化。

3 建議

（1）全面提高林地利用效率，穩定發展林業第一產業

第一產業是林業產業穩定發展的立足之本，近年來，河南省積極開展國土綠化、國家儲備林、天然林保護等工程，省內生態地貌雖得到顯著改善，但依然存在林地利用效率低、樹種單一、抗逆性差、生態和經濟效益低等問題。為進一步優化第一產業結構，首先應從實際出發，優化營林樹種，并將營林發展重心由林地面積轉向林分質量，同時也應大力發展鄉土珍貴樹種、大徑材培育，不僅有利于緩解國內木材供需的結構性矛盾，還有利于維護國家木材生產安全。最后，森林資源與林區工人和農民的生活息息相關，各級政府在積極開展天然林保護和國家公益林等工程來保護森林資源的同時，也應出臺相關政策文件，鼓勵林農大力發掘林地生產潛力，積極發展林藥、林草、林菌、林禽等林地立地復合式經營，進而促進第一產業可持續發展。

（2）重點加強科學技術投入，全面帶動林業第二產業

近年來，河南省第二林業產業發展迅速，實現年產值逐年遞增，已逐漸成為林業產業中優勢產業。優化林業第二產業結構，首先應立足于現狀，繼續擴大第二產業的主導作用，形成第一產業和第三產業同頭并駕的發展新格局，進而不斷拉動林業總產值的增長，其次，木材加工業是林業第二產業中的核心產業，但隨著生態文明理念和兩山理論愈發深入人心，以消耗林木資源為主的第二產業發展勢必會受到制約，因此，各級政府應加大對制造業的資金和政策的扶持力度，企業也應建立科研技術研發中心，研發方向主要為如何將以木材為原料的加工業轉為以非木質為原材料的林產品加工業，同時也應加大與地方科研院校的合作力度，不斷創新林產品加工體制，提高林產品質量和科技含量，進而不斷促進第二產業穩定持續發展。

（3）充分挖掘林業現有資源，大力發展林業第三產業

研究表明評價某一區域林業產業結構高度化和經濟現代化的主要依據是林業第三產業[18]，而目前河南省林業第三產業產值占比較低，尚未形成規?；?，還處于產業初級發展階段。優化林業第三產業結構，首先河南省可立足于嵩山少林寺、洛陽老君山、焦作云臺山、大蘇山國家級森林公園等森林資源優勢，滿足人民回歸自然的需求，因此可在森林資源豐富的地區建設森林公園、自然保護區、濕地公園，開發具有區域特色的生態旅游產品，將其打造成集森林生態旅游與休閑服務產業為一體的新型旅游城市，進而大力促進林業第三產業的發展。其次，政府應擴寬投資渠道，加大社會資本投入比例，簡化社會資本投入流程，進而為第三產業的發展提供保障。

（4）全面實施林業產業戰略，形成區域特色林業產業

河南省森林資源豐富，但具有一定的區域異質性，在調整林業結構時，首先應因地制宜，在森林資源豐富的山區應重點培育和開發具有高附加值的特色生物資源和林產品，形成“基地+公司+林場+林農”的發展模式，并建立集、生產、加工、銷售和售后于一體的產業鏈。其次，各級政府應依托現有區位優勢，發揮比較優勢，將林產品精加工來作為林業重點發展方向，形成具有區域特色的產業集聚區，此外，各級政府應以現有森林景觀資源和人文景觀資源為資源，拓寬融資渠道，加大社會資本融入比例，形成具有區域特色森林生態旅游品牌。最后，各級政府應加大對龍頭企業政策和資金的扶持力度，繼續擴大龍頭企業的主導作用，不斷帶動中小企業和林農經濟效益的增長，進而為河南省林業產業迅速發展和林業可持續發展提供保障。