基于ARIMA模型的贵州茶叶产量预测分析

阳红燕，蔡承智，耿芳艳

(1.贵州大学经济学院，贵阳 550025；2.贵州财经大学，贵阳 550025)

在现代化进程中，要因时因地制宜，发展具有特色优势产业。茶叶产业作为我国重要的富农产业，十四五时期，要坚持质量优先、创新引领、要坚持茶叶产业与现代农业相融合以提高茶叶的供给能力，实现茶叶经济发展，促进茶农增收[1]。茶叶作为贵州省十二大农业特色产业之一，是贵州省重要的经济作物，一直备受贵州省政府的重视，研究贵州省茶叶产量有利于为贵州省茶叶产业生产者提供信息支持。关于茶叶的研究主要有从茶叶生长环境、茶叶贸易等方面进行。茶叶的生长受到土壤、气候以及肥料的使用的影响。首先，化肥配施有机肥可以稳定茶园土壤pH值，保证茶叶产量的可持续性，提高茶叶的儿茶素、咖啡碱和总氨基酸含量[2]，当有机肥-化肥配施比例为20%～50%时，其茶叶的产量与品质与其他处理相比均是最优的，是茶叶绿色发展值得推荐的施肥方式[3]；其次，空间气象特征中空间特征、年气象特征、春季气象特征、冬季气象特征都可以影响茶叶产量[4]，其中平均相对湿度、极端高温和平均气温是影响茶叶产量的主要因素[5]；最后，使用植物源调节剂碧护组合技术对茶叶产量有显著影响[6]，春茶后轻修剪有利于提高茶树鲜叶的产量，改善茶叶的品质[7]。随着经济的发展，人们对茶叶的需求越来越大，因此，茶叶贸易也越来越活跃。在茶叶贸易方面，消费者的个人特征、消费者的消费习惯、消费者的认知、消费者信任、消费者文化历史体验对于消费者溢价购买茶叶均有不同程度的影响[8]，贸易双方的距离、是否提高(改变)茶叶农残限量标准等对其有显著的负向影响。因此，满足多样化需求，提升茶叶品质，可以促进我国茶叶贸易出口发展[9]。此外，无性系茶园等新技术以及茶园标准化管理水平的提升对茶产量的增长也有显著的推动作用[10]。

目前对于茶叶的研究主要集中在茶叶的种植环境和茶叶贸易方面研究。在种植环境方面，多从土壤、气候以及技术方面对茶叶产量的影响较多；茶叶贸易方面，从茶叶需求的角度、历史文化角度、茶叶品质等方面进行研究。运用计量模型对茶叶产量进行研究的还较少，运用自回归移动平均模型(ARIMA)模型的更为罕见。随着人民生活水平的提高，人们对茶叶的需求也越来越大，茶叶产量的提高显得越来越重要。茶叶作为贵州省的农业特色产业之一，为了贵州省茶叶产业的发展，预测分析贵州省茶叶产量对贵州省茶叶产业有一定的现实意义。因此，本文利用ARIMA模型对贵州省2021—2025年茶叶产量进行预测分析，能够确保贵州省茶叶产业健康发展，促进茶农增收、带动贵州省经济发展。

1 贵州茶叶发展现状

中国是最早发现茶的国家，茶是山茶科山茶属植物，原始分布于中国西南地区，年平均13 ℃以上适宜种植，其栽培范围广且大多分布在丘陵和山地。贵州省作为国内唯一兼具高海拔、低纬度、多云雾且适宜种植茶叶的为数不多的地区，有着国内业界公认的高品质茶叶生产地的美称，自1978年以来，贵州省茶叶产量和茶园面积不断增加，1978年茶叶产量为0.66万t，茶园面积为4.3万hm2，到2020年贵州省茶叶产量为21.1万t，茶园面积为47.6万hm2。近年来，贵州省政府高度重视茶叶产业的发展。2019年7月，贵州省政府发布关于加快茶产业发展意见指出，贵州省要对茶产业加工企业生产发展、技术改造等贷款进行贴息；要对品种符合规划、茶叶质量符合标准的种茶企业和种茶大户给予政策扶持；要对茶叶新技术研究、新产品开发和新技术推广等进行投入；对获得无公害农产品、绿色食品和有机食品认证的给予奖励。据中国新闻网报道，2021年贵州省茶园产值为570.95亿元，茶叶出口为3亿美元，同比增长34.9%，贵州省茶叶成为贵州第一出口农产品。2021年，贵州省茶园面积在47万hm2，在中国排名第一。由以上可见，茶叶的发展已经成为推动贵州省经济发展，提高贵州省经济收入，成为贵州省重要产业之一。贵州省茶叶产量增加对贵州省经济发展有着重要的意义。

2 贵州茶叶产量预测分析

2.1 数据来源及模型描述

2.1.1数据来源

本文依靠1978年至2020年贵州省茶叶产量的数据(数据来源于国家统计局)预测分析2021年到2025年贵州省茶叶产量。

2.1.2模型描述

ARIMA是70年代初由Box和Jenkins提出的时间序列预测模型，所以又称之为Box-Jenkins模型，它的全称是自回归单整(单积)移动平均模型，其表达式如下：

其中式(1)中L是滞后算子(Lag operator)，d∈Z，d>0;Ø(L)是平稳的自回归算子;θ(L)是可逆的移动平均算子。

基于此本文利用R语言分析系统构建时间序列模型，所采用的方法是(p，d，q)(自回归单整移动平均模型)。ARIMA模型的基本思想是：将预测对象随着时间推移形成的数据视为一个随机序列，它可以用现代的统计软件分析预测未来的值。基于此，本文利用R语言分析系统构建ARIMA模型对贵州省茶叶产量进行5年的预测分析，目的在于为贵州省茶叶生产者和茶叶贸易者提供信息参考。

2.2 模型预测

1) 时序图检验以及平稳性处理

利用R语言系统对贵州省1978年至2020年茶叶产量原始数据进行序列分析，如表1所示：通过单位根检验可知，原始序列(记为y)为非平稳时间序列；对数序列(记为lny)为非平稳序列；对数序列的一阶差分(记为diff.lny)为平稳时间序列。

表1 我国茶叶产量统计值的对数序列(lny)的ADF单位根检验

2) 自相关以及偏自相关检验

为此，基于序列(diff.lny)建立贵州省茶叶产量的预测基础模型。画出序列(diff.lny)的自相关和偏自相关图，自相关在延迟四阶之后图形控制在两倍标准差以内，偏自相关图在延迟两阶之后图形控制在两倍标准差之内。白噪声检验p=0.950 9，说明对该ARIMA模型拟合是显著有效的，对ARIMA模型拟合成功。

3) 利用ARIMA(1，1，2)、ARIMA(1，1，1)、ARIMA(0，1，1)、ARIMA(2，1，0)、ARIMA(1，1，0)对贵州省茶叶产量进行2021—2025年的预测，根据AIC(迟滞信息准则)最低值原则选择最佳模型。AIC值分别为：ARIMA(1，1，2)为69.47、ARIMA(1，1，1)为81.3、ARIMA(0，1，1)为95.73、ARIMA(2，1，0)为74.82、ARIMA(1，1，0)为81.3。本文ARIMA(1，1，2)的AIC最低，值为69.47，根据AIC最低值原则选择最佳模型ARIMA(1，1，2)。本文根据ARIMA(1，1，2)模型预测2021—2025年贵州省茶叶产量，其预测结果如表2所示。

表2 贵州茶叶产量2021—2025年预测结果

根据表1显示，2021年至2025年贵州省茶叶产量分别为:22.41万t，23.45万t，24.35万t，25.35万t，26.24万t。在2021至2025年间，贵州省茶叶产量总体呈上升趋势，但较缓慢。

3 结 论

贵州省人民政府关于全面推进乡村振兴加快农业农村现代化的实施意见中指出，在十四五期间，贵州省要继续围绕12个农业特色优势产业，推动品种培优、品质提升、品牌打造和标准化生产，坚持做大做强农业特色优势产业。本文运用ARIMA模型对贵州省茶叶产量进行2021年到2025年5年的预测，其预测结果表明，2021年至2015年贵州省茶叶产量分别为22.41万t、23.44万t、24.42万t、25.35万t、26.24万t。根据预测数据可得，贵州省茶叶产量在未来5年内总体呈现上升趋势，但上升幅度不大，这符合贵州省茶叶生产及发展趋势。茶叶在我国有着悠久的历史，从长期来看，随着未来经济的发展，人民消费水平的提高，我国对茶叶的需求将会继续扩大。贵州省作为我国的产茶大省之一，茶叶产量的增加可以带动贵州省茶叶产业的发展。为了稳定贵州省茶叶有效供给和茶叶贸易健康发展，促进贵州省茶叶市场加快转型，贵州省政府应该通过政策引导、发展优良品种、机械化、专业化和规模化生产，通过多种措施、多种渠道融合发展，提高贵州省茶叶产量，最终推动贵州省茶叶贸易可持续发展。