基于ARIMA模型的貴州茶葉產量預測分析

陽紅燕，蔡承智，耿芳艷

(1.貴州大學經濟學院，貴陽 550025；2.貴州財經大學，貴陽 550025)

在現代化進程中，要因時因地制宜，發展具有特色優勢產業。茶葉產業作為我國重要的富農產業，十四五時期，要堅持質量優先、創新引領、要堅持茶葉產業與現代農業相融合以提高茶葉的供給能力，實現茶葉經濟發展，促進茶農增收[1]。茶葉作為貴州省十二大農業特色產業之一，是貴州省重要的經濟作物，一直備受貴州省政府的重視，研究貴州省茶葉產量有利于為貴州省茶葉產業生產者提供信息支持。關于茶葉的研究主要有從茶葉生長環境、茶葉貿易等方面進行。茶葉的生長受到土壤、氣候以及肥料的使用的影響。首先，化肥配施有機肥可以穩定茶園土壤pH值，保證茶葉產量的可持續性，提高茶葉的兒茶素、咖啡堿和總氨基酸含量[2]，當有機肥-化肥配施比例為20%～50%時，其茶葉的產量與品質與其他處理相比均是最優的，是茶葉綠色發展值得推薦的施肥方式[3]；其次，空間氣象特征中空間特征、年氣象特征、春季氣象特征、冬季氣象特征都可以影響茶葉產量[4]，其中平均相對濕度、極端高溫和平均氣溫是影響茶葉產量的主要因素[5]；最后，使用植物源調節劑碧護組合技術對茶葉產量有顯著影響[6]，春茶后輕修剪有利于提高茶樹鮮葉的產量，改善茶葉的品質[7]。隨著經濟的發展，人們對茶葉的需求越來越大，因此，茶葉貿易也越來越活躍。在茶葉貿易方面，消費者的個人特征、消費者的消費習慣、消費者的認知、消費者信任、消費者文化歷史體驗對于消費者溢價購買茶葉均有不同程度的影響[8]，貿易雙方的距離、是否提高(改變)茶葉農殘限量標準等對其有顯著的負向影響。因此，滿足多樣化需求，提升茶葉品質，可以促進我國茶葉貿易出口發展[9]。此外，無性系茶園等新技術以及茶園標準化管理水平的提升對茶產量的增長也有顯著的推動作用[10]。

目前對于茶葉的研究主要集中在茶葉的種植環境和茶葉貿易方面研究。在種植環境方面，多從土壤、氣候以及技術方面對茶葉產量的影響較多；茶葉貿易方面，從茶葉需求的角度、歷史文化角度、茶葉品質等方面進行研究。運用計量模型對茶葉產量進行研究的還較少，運用自回歸移動平均模型(ARIMA)模型的更為罕見。隨著人民生活水平的提高，人們對茶葉的需求也越來越大，茶葉產量的提高顯得越來越重要。茶葉作為貴州省的農業特色產業之一，為了貴州省茶葉產業的發展，預測分析貴州省茶葉產量對貴州省茶葉產業有一定的現實意義。因此，本文利用ARIMA模型對貴州省2021—2025年茶葉產量進行預測分析，能夠確保貴州省茶葉產業健康發展，促進茶農增收、帶動貴州省經濟發展。

1 貴州茶葉發展現狀

中國是最早發現茶的國家，茶是山茶科山茶屬植物，原始分布于中國西南地區，年平均13 ℃以上適宜種植，其栽培范圍廣且大多分布在丘陵和山地。貴州省作為國內唯一兼具高海拔、低緯度、多云霧且適宜種植茶葉的為數不多的地區，有著國內業界公認的高品質茶葉生產地的美稱，自1978年以來，貴州省茶葉產量和茶園面積不斷增加，1978年茶葉產量為0.66萬t，茶園面積為4.3萬hm2，到2020年貴州省茶葉產量為21.1萬t，茶園面積為47.6萬hm2。近年來，貴州省政府高度重視茶葉產業的發展。2019年7月，貴州省政府發布關于加快茶產業發展意見指出，貴州省要對茶產業加工企業生產發展、技術改造等貸款進行貼息；要對品種符合規劃、茶葉質量符合標準的種茶企業和種茶大戶給予政策扶持；要對茶葉新技術研究、新產品開發和新技術推廣等進行投入；對獲得無公害農產品、綠色食品和有機食品認證的給予獎勵。據中國新聞網報道，2021年貴州省茶園產值為570.95億元，茶葉出口為3億美元，同比增長34.9%，貴州省茶葉成為貴州第一出口農產品。2021年，貴州省茶園面積在47萬hm2，在中國排名第一。由以上可見，茶葉的發展已經成為推動貴州省經濟發展，提高貴州省經濟收入，成為貴州省重要產業之一。貴州省茶葉產量增加對貴州省經濟發展有著重要的意義。

2 貴州茶葉產量預測分析

2.1 數據來源及模型描述

2.1.1數據來源

本文依靠1978年至2020年貴州省茶葉產量的數據(數據來源于國家統計局)預測分析2021年到2025年貴州省茶葉產量。

2.1.2模型描述

ARIMA是70年代初由Box和Jenkins提出的時間序列預測模型，所以又稱之為Box-Jenkins模型，它的全稱是自回歸單整(單積)移動平均模型，其表達式如下：

其中式(1)中L是滯后算子(Lag operator)，d∈Z，d>0;?(L)是平穩的自回歸算子;θ(L)是可逆的移動平均算子。

基于此本文利用R語言分析系統構建時間序列模型，所采用的方法是(p，d，q)(自回歸單整移動平均模型)。ARIMA模型的基本思想是：將預測對象隨著時間推移形成的數據視為一個隨機序列，它可以用現代的統計軟件分析預測未來的值。基于此，本文利用R語言分析系統構建ARIMA模型對貴州省茶葉產量進行5年的預測分析，目的在于為貴州省茶葉生產者和茶葉貿易者提供信息參考。

2.2 模型預測

1) 時序圖檢驗以及平穩性處理

利用R語言系統對貴州省1978年至2020年茶葉產量原始數據進行序列分析，如表1所示：通過單位根檢驗可知，原始序列(記為y)為非平穩時間序列；對數序列(記為lny)為非平穩序列；對數序列的一階差分(記為diff.lny)為平穩時間序列。

表1 我國茶葉產量統計值的對數序列(lny)的ADF單位根檢驗

2) 自相關以及偏自相關檢驗

為此，基于序列(diff.lny)建立貴州省茶葉產量的預測基礎模型。畫出序列(diff.lny)的自相關和偏自相關圖，自相關在延遲四階之后圖形控制在兩倍標準差以內，偏自相關圖在延遲兩階之后圖形控制在兩倍標準差之內。白噪聲檢驗p=0.950 9，說明對該ARIMA模型擬合是顯著有效的，對ARIMA模型擬合成功。

3) 利用ARIMA(1，1，2)、ARIMA(1，1，1)、ARIMA(0，1，1)、ARIMA(2，1，0)、ARIMA(1，1，0)對貴州省茶葉產量進行2021—2025年的預測，根據AIC(遲滯信息準則)最低值原則選擇最佳模型。AIC值分別為：ARIMA(1，1，2)為69.47、ARIMA(1，1，1)為81.3、ARIMA(0，1，1)為95.73、ARIMA(2，1，0)為74.82、ARIMA(1，1，0)為81.3。本文ARIMA(1，1，2)的AIC最低，值為69.47，根據AIC最低值原則選擇最佳模型ARIMA(1，1，2)。本文根據ARIMA(1，1，2)模型預測2021—2025年貴州省茶葉產量，其預測結果如表2所示。

表2 貴州茶葉產量2021—2025年預測結果

根據表1顯示，2021年至2025年貴州省茶葉產量分別為:22.41萬t，23.45萬t，24.35萬t，25.35萬t，26.24萬t。在2021至2025年間，貴州省茶葉產量總體呈上升趨勢，但較緩慢。

3 結 論

貴州省人民政府關于全面推進鄉村振興加快農業農村現代化的實施意見中指出，在十四五期間，貴州省要繼續圍繞12個農業特色優勢產業，推動品種培優、品質提升、品牌打造和標準化生產，堅持做大做強農業特色優勢產業。本文運用ARIMA模型對貴州省茶葉產量進行2021年到2025年5年的預測，其預測結果表明，2021年至2015年貴州省茶葉產量分別為22.41萬t、23.44萬t、24.42萬t、25.35萬t、26.24萬t。根據預測數據可得，貴州省茶葉產量在未來5年內總體呈現上升趨勢，但上升幅度不大，這符合貴州省茶葉生產及發展趨勢。茶葉在我國有著悠久的歷史，從長期來看，隨著未來經濟的發展，人民消費水平的提高，我國對茶葉的需求將會繼續擴大。貴州省作為我國的產茶大省之一，茶葉產量的增加可以帶動貴州省茶葉產業的發展。為了穩定貴州省茶葉有效供給和茶葉貿易健康發展，促進貴州省茶葉市場加快轉型，貴州省政府應該通過政策引導、發展優良品種、機械化、專業化和規模化生產，通過多種措施、多種渠道融合發展，提高貴州省茶葉產量，最終推動貴州省茶葉貿易可持續發展。