基于解释性的中药材产量与价格预测预警模型指标体系的构建——以湖南山银花为例

蒋煜坤漆超朱春晓李自强彭立宏杨良贤唐银肖深根

(1.湖南农业大学园艺学院，湖南 长沙 410128；2.湖南数定智能科技有限公司，湖南 长沙 410113；3.怀化市金泉生态农业发展有限公司，湖南 溆浦 419315；4.湖南现代万农科技有限公司，湖南 溆浦 418000)

中药材价格受到产量、需求量、炒作等诸多因素影响出现暴涨暴跌的情况，许多学者借助“蛛网模型”、“向量回归模型”、“ARCH模型”等模型进行研究并取得了一定的效果[1-3]。然而，构建模型时部分指标名称范围未统一，使得后续调用指标数据造成混淆。产量作为市场供给，是价格的决定性因素，研究药材价格时必须考虑产量，但现有产量统计方法没有区分药材生长年限、实际收获面积等情况，导致了产量计算比较笼统。针对以上问题，通过界定中药材产量和价格指标名称、细化不同产量及筛选主要指标、划分层级、编号等方法，建立指标之间可解释因果关系的指标体系，旨在后续构建预测预警模型指导生产奠定基础。

1 指标体系构建原则与方法

1.1 指标体系构建原则

1.1.1 精简性原则

选择影响产量与价格的主要指标，次要指标和深层次的指标归入其它或暂不考虑；指标层级设置不超过5级。

1.1.2 适用性原则

选择适用于模型输入、可获取数据的指标。

1.1.3 可解释原则

指标关系是具有逻辑、可解释的因果关系。

1.1.4 独立性原则

产量与价格系统的指标相互可联系、反馈，且系统之间独立；指标名称与编号在指标体系中独立唯一，可供后续模型直接调用。

1.1.5 层次性原则

指标体系中具有严格的层级关系，指标之间不越层级考虑。

1.2 指标体系构建方法

1.2.1 指标概念界定

依据生产、加工和销售等实际，通过指标范围界定、名称命名、编号等方法，对现有不规范、容易混淆的指标重新命名、确定唯一性编号。

1.2.2 指标编号

参考第四次中药资源普查样本编号格式，采用“指标名称(1位字母加2位数字)加指标数据来源(1位数字)加数据日期(8位，年月日)加序号(001～999)”15位编号形式。指标数据后续调查途径分为实地调查、文献收集、网络收集及其它，用1～4编号。如后续数据较多可拓展至18位。

1.2.3 指标选取与分级

从生产、初加工与销售等实际角度，采用参考相关文献、专家咨询等方法，选取产量与价格系统的主要影响指标并根据指标之间的因果、层次关系细分指标层级。

1.2.4 指标关系与权重确定

对于定性、函数关系不清晰、具有突发性等特点的指标，按照主观与客观赋值相结合的方法确定权重。对于定量、函数关系清晰的指标，确定其函数关系。

1.2.5 预警指标阈值确定

定性指标根据其程度、对应的相关领域等区分阈值等级。定量指标借助历年数据、文献等设置异常阈值，难以预测、关系不清晰的指标依据文献、专家经验等方法确定初始阈值，供后续验证修改。

2 产量与价格指标体系构建研究

2.1 产量指标体系构建研究

2.1.1 产量指标选取与编号研究

根据构建原则及方法，选取了25个指标，以市场供给总量代表药材在市场流通交易中的干品总产量，定义采挖系数评价对野生蕴藏量的采挖程度，划分新播期、初产期、盛产期和衰老期4个时期的产量，选取采收系数评价实际收获面积，具体见表1。

表1 产量体系指标选取与名称编号表

确定产量指标名称的编号规范后，根据后续数据的调查途径、数据日期、序号，形成15位指标编号，如指标A01当年产新量通过实地调查，得到2020年8月1日的1个数据，表示为A01120200801001。

2.1.2 产量指标分级与层级关系研究

以市场供给总量作为一级指标，当年产新量、库存量作为二级指标，关系表达为“市场供给总量=当年产新量+库存量”。栽培采收量和野生采挖量作为当年产新量的三级指标，关系表达为“当年产新量=野生采挖量+栽培采收量”。野生蕴藏量和采挖系数作为四级指标，其乘积得到野生采挖量，单位面积蕴藏量和分布面积作为五级指标计算得到野生蕴藏量。栽培采收量等于四级指标新播面积产量、初产期产量、盛产期产量和衰老期产量之和。四级指标新播面积、初产期、盛产期、衰老期产量由五级指标计算得到，公式：

Yi=Si×Xi×Ki

式中，Yi指各时期的产量；Si指各时期的收获面积；Xi指各时期的单位面积产量；Ki指各时期的采收系数；i范围为1～4，指新播面积、初产期、盛产期、衰老期的收获面积。在山银花中新播面积不计当年产量，单位面积产量与采收系数数值为0。

形成1个一级指标、2个二级指标、2个三级指标、6个四级指标、14个五级指标的产量指标体系，见表2。

表2 产量指标体系层级关系

2.2 价格指标体系构建研究

2.2.1 价格指标选取与编号研究

根据构建原则与方法，选取了27个指标[1-5]，将在市场中流通交易的价格定义为药材价格，药材价格的成本与利润区分为药材采购成本与药材销售利润。在产地从种植户等直接收购的鲜品价格区分为产地收购价格。除人工、种苗和土地成本外，生产中农资、技术及其它所有成本统一界定为农资与其它成本，具体见表3。

表3 价格体系指标选取与名称编号表

确定价格指标名称编号后，根据后续数据的调查途径、数据日期、序号，形成15位编号，如指标B21药材价格通过实地调查得到2020年9月1日的1个数据，表示为B21120200901001。

2.2.2 价格指标体系分级与层级关系研究

以药材价格作为一级指标，以药材采购成本与药材销售利润作为二级指标，关系为“药材价格=药材采购成本+药材销售利润”。产地收购价格与折干率是药材采购成本的三级指标，关系表示为“药材采购成本=产地收购价格×(1/折干率)”。供需比、初加工价值和市场因素同属三级指标影响药材销售利润，设置权重为0.6、0.2、0.2。市场因素涵盖游资炒作与CPI，山银花受炒作影响较大权重设置为0.8，CPI设置为0.2。市场供给总量与市场需求量作为四级指标，其比值等于供需比。市场需求量受到药材出口量、产品开发量、突发疫情和替代品价格影响，权重设置为0.1、0.2、0.5、0.2。初加工成本和初加工利润作为四级指标评价初加工价值，关系表达为“初加工价值=初加工成本+初加工利润”。加工人力成本与初加工生产技术成本计算得到初加工成本。生产成本与生产利润作为四级指标构成产地收购价格，层级关系表达为“产地收购价格=生产成本+生产利润”。生产成本是人工成本、种苗成本、土地成本、农资及其它成本4个指标之和。最后，形成1个一级指标、2个二级指标、5个三级指标、8个四级指标、11个五级指标的价格指标体系，见表4。

表4 价格指标体系层级关系表

2.3 风险预警指标阈值研究

根据确定方法，自然灾害参照地质灾害预警，程度由高到低划分红、橙、黄和蓝4个等级。突发疫情参考公共卫生事件响应机制，程度由高到低划分为I、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ 4个阈值等级。游资炒作设置药材价格超过6倍以上的严重炒作、4～6倍的较重炒作、3～4倍的一般炒作和2～3倍的低炒作4个等级。

供需比在0.5～0.9、2～4是轻度预警，在4以上、0.5以下属于重度预警。新播面积与种植面积比值在0.5～2属于轻度预警，达到2以上时属于重度预警。将单位面积的生产成本除以对应的单位面积产量得到单位生产成本，产地收购价格与单位生产成本比值在0.5～0.8、2～4属于轻度预警，在0.4以下、5以上属于重度预警。

3 结论

根据指标体系构建的原则与方法，构建了1个一级指标、2个二级指标、2个三级指标、6个四级指标、14个五级指标的产量指标体系和1个一级指标、2个二级指标、5个三级指标、8个四级指标、11个五级指标的价格指标体系，并构建了3组定性预警指标和3组定量预警指标，为后续构建模型提供理论支撑。指标具体构建分析时以湖南山银花为例，指标后续应用或更换其它药材时可根据实际情况进行调整。