關于新型農業經營模式的設想

摘要：在未來，考慮到我國農村牧區可能出現兩種極端化的經營方式，即大規模的種植與養殖模式和較小規模的精細化和綠色化的生產模式。我小組對題設問題提供了如下的解決思路：針對問題一采用主成分分析方法解決;針對問題二、三采用回歸分析法解決;針對問題四用神經網絡模型解決;針對問題五，我們采用微觀經濟學的彈性觀點解決。

對于問題1我們運用主成分分析法。首先搜集滿足題設條件的農產品數據，其次簡化數據，選取大宗農業產品，根據時間序列數據制表并分析成本與收益;

對于問題2和3我們建立了回歸分析的模型。首先利用各種農產品的成本、售價求出其凈利潤率，其次分別計算了大規模機械種植和人工種植所需費用，最后借助Matlab 數學算法和Spss軟件得出了合理的種植規劃使得土地資源在充足或貧瘠條件下得到最大化利用的解決辦法;

針對問題4，我們運用了網絡模型。首先明確農業、畜牧業和漁業三個網絡節點;其次以農產品及副產品作為連接各個節點的邊際量;然后我們通過比較時間、產量、土地資源以及收益的權重來分析整個聯合生產網絡的穩定性。

針對問題五我們運用微觀經濟學中的價格彈性觀點。首先確定混合協作的“一帶一” 式家庭組合經營模式，其次運用微觀經濟學的觀點對該種管理模式的可行性進行了邏輯驗證，最后提出“基展續”的經營計劃。

優化結果和總結：若是時間更加充足的情況下，針對第1問，我們可以選取更多的農產品進行數據分析和驗證，但由于側重角度不同，選取的特征產品也難以反應整體的情況;針對問題二、三所選取的方程較為單一;問題四雖提出運用網絡模型的設想但是并未深入分析;問題五缺少數學層面證明支持。

關鍵詞：主成分分析;回歸分析;人工神經網絡;價格彈性;微觀經濟

一、問題重述

在全球疫情可能長期存在蔓延，人民生活水平普遍提升的形勢下，傳統大規模種植或養殖模式為適應市場需求可能面臨管理經營模式的改革，另外，國家所提倡的鄉村振興策略及解決各地區發展不充分不協調的問題的迫切需求同樣表明：小規模精細化的種植養殖模式和一個或是多個家庭組合的農業發展模式在未來可能得到推廣。而未來農村牧區的經營模式將會出現兩極，即：大規模的種植與養殖模式，或較小規模的精細化和綠色化的生產模式。

二、問題分析

題目給出了五個問題。顯然這五個問題有其內在的聯系，由于本題并沒有規定研究具體的研究范圍，故欲解決問題，首先要明確我國的四大地理位置區劃，對研究對象進行確認。

如上圖，傳統上我國的地理區域分為四個，分別為北方地區、南方地區、西北地區、青藏地區。下面根據上圖所示，簡單介紹下劃分依據：

1，北方地區包括東北三省、黃河中下游各省的全部或大部，以及甘肅省東南部和江蘇、安徽的北部。是我國季風氣候區的北部地區，1月0℃等溫線和800毫米等降水量線以北。 2，南方地區和北方地區，以秦嶺淮河為依據劃界。南方地區位于秦嶺—淮河以南，青藏高原以東，東南部臨東海、南海包括長江中下游、南部沿海和西南各省（市、自治區）是我國季風氣候區的南部地區，1月0℃等溫線和800毫米等降水量線以南。3，西北地區和北方地區，看圖，東北方為大興安嶺，往南為長城的走向，一直到昆侖山和阿爾金山以為。西北地區包括包括內蒙古、新疆、寧夏和甘肅西北部非季風氣候區，深居內陸，400毫米等降水量線以西。4，青藏地區的劃分是以地形變化為依據的。青藏地區橫斷山以西，喜馬拉雅山以北，昆侖山和阿爾金山以南包括西藏、青海和四川的西部是一個獨特的地理單元。海拔高，氣候寒冷。

我國幅員遼闊，基于我國包含多種地形，國土面積橫跨多氣候帶。綜合題意，以下是我們對題設問題給出的問題解答概要。對于問題一，由于我國的糧食作物、水果，蔬菜等農產品多集中于我國四大地理區劃的南方和北方，故在于第一題中我們只對南北方的農業發展情況進行討論，而關于西北以及青藏地區的分析則體現在問題四的解答中;對于問題二和問題三，我們聯系土地資源與機械種植的關系，為南北方以及西北和青藏地區提供生產計劃;在問題四中，我們對畜牧業以及沿海地區的漁業進行分析討論，其中畜牧業更是特別討論了我國地理區劃西北以及青藏地區的畜牧發展情況;對于問題五，我們考慮到應用微觀經濟學中價格彈性的觀點，對方案的可行性進行了驗證，綜合多家庭小組的優勢給出種植養殖可能的發展形式。

（一）問題1的分析

問題一的研究縮小分析范圍，明確清晰的目標因素。問題1屬于數據處理類數學問題，對于解決此類問題一般采用主成分分析的數學方法分析。對小組篩選出目標對象的時間序列數據分析便于繪制表格以及折線圖，結合數學公式算出成本與收入，同樣繪制成表，參考往期損益便于制定新的經營發展計劃。

由于以上原因，我們采用主成分分析的數學模型，通過研究2015—2019年的數據，對水稻、小麥、甘蔗和甜菜的生產所耗人力成本和未來收益計算函數，便于提前預測未來的收益，縮小研究的范圍，提出新的經營計劃。

（二）問題2的分析

對問題2的研究側重充分發揮土地資源豐富的南北方的種養殖優勢，達到土地資源的最小化浪費。問題2屬于優化類數學問題，對于解決此類問題一般采用回歸分析。問題2的研究結果能在一定程度上保證經濟平穩發展，同時提高土地使用效率。

由于以上原因，我們可以將首先建立回歸分析數學模型，對于土地充足農民的農產品的種植規劃，由于不同農產品的收益率不同，所以每個時間點種植的農產品不盡相同，并且機械種植會影響產量，最終在農民收入相同的條件下導致土地資源的利用率不同，所以不同農產品的收益之和，直接反映出土地資源的利用率，故不同農產品的收益和土地資源利用率密不可分。

（三）問題3的分析

與問題2側重點不同，問題3主要考慮西北和青藏地區的發展方式，強調兼顧農民收入同時結合實際情況，達到水資源的最大化利用。問題3同為優化類數學問題，方法同為回歸分析方法。對于土地缺乏農民的農產品的種植規劃，由于不同農產品的收益率不同，所以每個時間點種植的農產品不盡相同，并且人工種植會影響產量，最終在農民收入相同的條件下導致土地資源的利用率不同，所以不同農產品的收益之和，直接反映出土地資源的利用率，故不同農產品的收益和土地資源利用率也存在聯系。

問題3的研究能夠進一步明析西北以及青藏地區的發展情況，在解決當地居民的經濟問題的同時最大化的利用水資源。

（四）問題4的分析

問題4在前三小問的基礎上，提出結合牧業與漁業的設想，擴大研究范圍，為達到更優的經營組合設立計劃。通過計算各個節點權重之比，分析整個系統穩定性，即該種聯合及經營模式在現實條件下是否能長期持續發展，進而為第五題的解答做鋪墊。

（五）問題5的分析

問題五是在傳統的一個家庭承包土地基礎上進行擴大，實現多個家庭聯合承包土地生產責任制，這樣可以降低僅僅依靠一個家庭生產帶來的人力資源成本的過度損耗，我們運用微觀經濟學中的彈性觀點。首先確定混合協作的“一帶一”式家庭組合經營模式，其次運用微觀經濟學的觀點對該種管理模式的可行性進行了邏輯驗證，最后提出“基展續”的經營計劃。

三、模型假設

（一）假設所有的土地都是能夠種植農作物的良好土地 ，并且陽光，水分，人力，養料，都是充足的;

（二）把農民劃分為充足土地持有者和貧瘠土地持有者，假設農民有充足土地的數

量為500畝，擁有貧瘠土地的數量為3畝. 并且種植出的所有農作物都能夠正常賣出;

（三）不考慮自然災害或其他原因對土地和農作物造成影響。

四、定義與符號說明

五、模型的建立與求解

（一）問題1的模型建立與求解主成分分析法模型的建立

由于單純考慮價格沒有意義，應該考慮到通貨膨脹的影響，為此我們采用價格指數來計算時間序列下產生的人力成本和收益之間的關系，這樣計算得出的結果更為客觀。

（糧食稅稅率為13%）

凈利潤=利潤總額（1-稅率）（1）

凈利潤率=凈利潤/主營業務收入（2）

我們得出小麥、水稻、甘蔗、甜菜的數據表格，將數據代入SPSS軟件求出得到圖表：

（二）問題2的模型建立與求解

1.回歸分析模型的建立

農產品種植的模型，大致類似于回歸分析模型，因此，可以回歸分析的一些方法去

求解，對于農產品的收益率可以類比于線性函數。土地充足農民的農產品的種植規劃，由于不同農產品的收益率不同，所以每個時間點種植的農產品不盡相同，并且機械種植會影響產量，最終在農民收入相同的條件下導致土地資源的利用率不同，所以不同農產品的收益之和，直接反映出土地資源的利用率，故不同農產品的收益和土地資源利用率密不可分。

查找資料可知：

1甘蔗按照百0.5米x0.5株距種植，加上排水溝，每畝地可種2000棵左右;甘蔗價格為1元1顆.

2每畝地能產1200斤，一畝小麥的收益為896元。

3每畝甜菜能產4500斤，銷售為2070.5元。

4.每畝水稻能產1200斤，每斤1.3元。

5 機械播種小麥 80/畝 效率提高一倍，機械化生產效益提高30%

6.機械化種植甘蔗 80/畝 種植效率提高一倍機械收獲效率達40～50噸/小時。種植效益比傳統種植提高15%以上

7. 甜菜機械化栽培可比普通人力栽培節約用工50%至80%、增產15%至60%。成本為90/畝

8.水稻機械化培育可增產30%，成本為100/畝

2.回歸分析模型的求解

由下各種農作物利潤率隨時間變化圖像，可以求出其隨時間變化函數，小麥：Y=-0.253x+1 （1）

甘蔗：W=-0.2623x+1 （2）

水稻：N=-0.2686x+1 （3）

甜菜：Q=-0.258x+1 （4）

經過多次采用不同方法擬合之后，發現其大致類似于線性函數，其驗證了之前的假設。

機械種植甘蔗每畝的利潤為Z1=2000*Y*（1+0.15）+80=617.78x+2380 機械種植甜菜每畝的利潤為Z2=2070.5*W*（1+0.3）+90=694.4457x+2781.65 機械種植小麥每畝的收益為Z3=896*N*（1+0.3）+80=294.6944x+1244.8 機械種植水稻每畝的收益為Z4=1200*1.3*Q*（1+0.3）+100=544.7208x+2128

將該農民的500畝地分為甘蔗T1、甜菜T2、小麥T3、水稻T4

T1+T2+T3+T4=500 （1）

所以得出該農民的總收益 Z=Z1*T1+Z2*T2+Z3*T3+Z4*T4=（617.78x1+2380）*T1+（694.4457x2+2781.65）*T2+

（294.6944x3+1244.8）*T3+（544.7208x4+2128）*T4（2）

根據matlab和spss求解可得該農民一年在土地利用率最大的條件下的總收入為 Z=101321.5913元，此時甘蔗種植3個月210畝，甜菜種植4個月110畝，小麥種植2 個月90畝，水稻種植3個月90畝。

3.結果

具有充足土地資源的農民們種植3個月210畝的甘蔗、4個月110畝的甜菜、2個月90畝的小麥、3個月90畝的水稻，能最大限度的保證土地資源的循環利用，也能保證農民的收入。

（三）問題3的模型建立與求解

1.回歸分析模型建立

農產品種植的模型，大致類似于回歸分析模型，因此，可以回歸分析的一些方法去求解，對于農產品的收益率可以類比于線性函數.由于土地缺乏，所以機械種植的成本過大，所以采用人工種植的利潤最大，此題我們采用人工種植的方法。

土地缺乏農民的農產品的種植規劃，由于不同農產品的收益率不同，所以每個時間點種植的農產品不盡相同，并且人工種植會影響產量，最終在農民收入相同的條件下導致土地資源的利用率不同，所以不同農產品的收益之和，直接反映出土地資源的利用率，故不同農產品的收益和土地資源利用率密不可分。

2.回歸分析模型的求解

由下各種農作物利潤率隨時間變化圖像，可以求出其隨時間變化函數。

甘蔗種子30;化肥200;農藥438;小麥種子25;化肥188;農藥330;水稻種子50;化肥110;農藥500;水稻種子60;化肥220;農藥330。

甘蔗：Y=28.552x+1 （1）小麥：W=30.227x+1 （2）水稻：N=27.54x+1 （3）甜菜：Q=28.98x+1 （4）

人工種植甘蔗每畝的利潤為M1=Y*40-（30+220+438）=1142.08x-648 人工種植甜菜每畝的利潤為M2=W*38-（25+188+330）=1101.24x -505 機械種植小麥每畝的收益為M3=N*35-（50+110+500）=1057.945x-625 機械種植水稻每畝的收益為M4=Q*40-（60+200+322）=1129.14x-542

將該農民的3畝地分為甘蔗T1、甜菜T2、小麥T3、水稻T4

T1+T2+T3+T4=3 （1）

所以得出該農民的總收益

Z=M1*T1+M2*T2+M3*T3+M4*T4=（1142.08x-648）*T1+（1101.24x-505）*T2+

（1057.945x-625）*T3+（1129.14x-542）*T4 （2）根據matlab和spss求解可得該農民一年在土地利用率最大的條件下的總收入為

M=4318.21元。

3.結果

土地貧乏的農民們種植2.5個月1.32畝的甘蔗、3.5個月0.55畝的甜菜、2.8個

月0. 67畝的小麥、3.2個月0.44畝的水稻，能最大限度的保證土地資源的循環利用，也能保證農民的收入。

（四）問題4的模型建立與求解

1.網絡模型的建立

第四題屬于多元優化問題，采用網絡模型解決。采用網絡模型能充分體現各個因素之間的聯系，更好的體現整體經營的優勢。對權重的數理分析時關鍵，考慮作物與養殖的生長周期，土地資源面積即最大承載量，同時分析養殖與綜合維護的成本與獲得的效益，從而分析出最優的聯合生產模式。

由于以上因素，我們可以通過計算各個節點之間的權重之比，比較其貼近程度，來分析得到整個系統的穩定性，即該種聯合及經營模式在現實條件下是否能長久持續發展。

如圖，選擇題設所要求的農業、畜牧業和漁業作為研究節點。根據題意，不管何種經營模式，其最終的目的都是達到效益的最大化，故同樣要考慮對農作物的人為加工，分為物理和化學兩方面的處理方面。物理處可以考慮二次加工后的農業制成品或是飼料，化學處理，則是講其轉化為能源，可供參考的有可以作為燃料的沼氣和生物質能;網絡模型靠邊際因素聯系在一起，即以農作物為基礎的物質產品;整個網絡的穩定性則由計算權重的數值來評估。

2.模型的解決

為了更加直觀的分析問題，我們繪制了如圖所示的思維導圖。關于權重的分析，我們可以參考玉米和小麥的耕地面積以及產量，一定面積的農作物種植和牲畜活動場地需要土地資源，而土地的維護使用和牲畜養殖作為成本，利用線性規劃可以對利潤求最值。站在時間角度上，農作物的生長周期和畜牧業以及漁業的成熟周期可以用來做比，在其他條件理想的情況下，該周期應恰處于銜接的程度，即收獲糧食后的秸稈等可以直接為處于發育階段的牲畜所食用，而沼渣則可以用來飼養漁業，或是作物能直接或間接地為水產提供生存棲息地環境。考慮到供需量的問題，還要引入貯藏模型對產量進行分析。

參考文獻：

[1]中國國家統計局數據： http：//www.stats.gov.cn/tjdt/gmjjhs

[2]中國產業經濟信息網產業經濟數據：http：//www.cinic.org.cn/

作者簡介：

韓藝瑋，河北金融學院。