CC BY
57
прогнозирование урожайности картофеля и овощей в сельскохозяйственных организациях
а. с. строков,
аспирант, научный сотрудник, Всероссийский институт аграрных проблем и информатики им. А. А. Никонова
Экономика
105064, г. Москва, Б. Харитоньевский пер. д. 21/6, стр. 1; тел.: 8-495-628-10-67, 8-915-485-09-18; e-mail: [email protected]
Ключевые слова: прогнозирование урожайности, регрессионная модель, удобрения, осадки, температура. Keywords: yield forecasting, regression model, fertilizers, rainfall, temperature.
Цель и методика исследования.
Цель статьи — изучить статистическую зависимость урожайности картофеля и овощей в сельскохозяйственных организациях (СХО) Российской Федерации от объема внесения минеральных удобрений, среднемесячного количества осадков и температуры воздуха в июле и сделать прогноз до 2020 г. Расчеты производились с помощью регрессионных уравнений в программе Excel. Новизна подхода заключается в том, что независимые переменные включают в себя производственные и природноклиматические показатели. Совмещение в данной статье расчетов по картофелю и овощам связано с тем, что данные культуры по характеру выращивания считаются интенсивными. Данный инструмент можно использовать для составления краткосрочных (на 1 год) и долгосрочных (до 10 лет) прогнозов для студентов, аспирантов, специалистов, занятых в сельском хозяйстве, работников министерств и департаментов, связанных с агропромышленным комплексом.
Теоретическое обоснование факторов, входящих в модель. К основным группам факторов, влияющим на производство картофеля и овощей, относят производственно-технологические, природно-климатические и экономические [7]. Производственно-технологические факторы включают в себя использование современной техники, внесение органических и минеральных удобрений. Применение минеральных удобрений при выращивании картофеля и овощей позволяет повысить урожайность культур [8, с. 63], [11, с. 48]. К природно-климатическим факторам относят температуру и влажность воздуха, количество осадков, тип и состав почв, радиационный фон, продолжительность вегетационного периода и др. На территории России вегетационное развитие картофеля и овощных культур возможно при температуре 10-20°C. При температуре вне указанного диапазона урожайность уменьшается [2, 4]. Снижение количества осадков приводит к сокращению урожайности картофеля [2]. Поэтому мы решили построить модель, совмещающую технологические и природно-климатические факторы.
Было построено 2 уравнения регрессии: по урожайности картофеля и овощей. Каждое уравнение регрессии состоит из зависимой переменной и 3-х независимых переменных (объем внесенных удобрений, количество осадков и температура в июле). Использование именно июльских показателей связано с нашими информационными
возможностями. Однако это не противоречит некоторым разработкам, где указывается, что именно осадки в июле играют большую роль в формировании клубней [1].
Результаты исследования.
Показатели температуры воздуха и осадков отличаются, т. к. они были рассчитаны с учетом различной структуры площадей картофеля и овощей открытого грунта в регионах по сельхозорганизациям. Для этого брался показатель температуры и осадков в каждом регионе и ему присваивался вес в зависимости от того, какую долю занимает картофель (или овощи) в данном регионе в СХО по отношению ко всей площади картофеля (или овощей) в СХО по России.
Уравнение регрессии для картофеля выглядит так:
У, = 184,608 + 0,751*х1 - 7,769*х( + 0,037*х3,
(1), где
У1 — урожайность картофеля;
х1 — внесение удобрений под картофель;
х2 — температура;
х3 - осадки.
Уравнение регрессии для овощей открытого грунта выглядит так:
У2 = - 37,682 + 1,309*х4 + 0,142*х5 + 0,153*х6,
(2), где
У2 — урожайность овощей открытого грунта;
х4 — внесение удобрений по овощи открытого грунта; х5 — температура; х6 — осадки.
Уравнения регрессии для картофеля и овощей показывают высокий коэффициент корреляции: 0,963 для картофеля и 0,937 для овощей открытого грунта. Коэффициенты детерминации, показывающие, какую долю изменений урожайности описывают выбранные факторы, равны
0,93 по картофелю и 0,88 по овощам. Отметим, что коэффициент перед переменной х2 (температура) в уравнении по картофелю больше по модулю, чем коэффициент перед х3 (осадки). Т. е. данное уравнение оценивает влияние температуры на урожайности выше, чем влияние осадков, что совпадает с результатами Ornelas и Shumway [13]. Однако для овощей ситуация обратная — осадки влияют чуть больше на урожайность, нежели температура, и это расходится с расчетами в [13].
Согласно некоторым методикам [3], если коэффициент корреляции между независимыми переменными превышает по модулю 0,8, то данное явление называется мультиколлинеарностью, и в таком случае один из факторов необходимо исключить из уравнения. Но в наших моделях (и по картофелю, и по овощам) коэффициенты корреляции между минеральными удобрениями, температурой и осадками не превышают
Таблица 1
Исходная информация для построения регрессионного уравнения
по урожайности картофеля
Год Урожайность картофеля (ц/ га) Внесение минеральных удобрений под посевы картофеля (кг/га) Средняя температура воздуха в июле (0С) Средний уровень осадков в июле (мм)
1995 99,0 112,6 ,2 2 71,1
1996 95,7 104,9 23,1 73,7
1997 91,0 125,6 22,5 56,1
1998 97,1 133,4 25,2 104,7
1999 93,9 142,4 26,2 63,5
2GGG 96,2 155,0 25,1 112,4
2GG1 99,5 153,8 26,5 67,5
2GG2 ,3 in 9 159,7 26,6 57,8
2GG3 121,0 185,7 25,0 87,7
2GG4 129,0 183,9 24,6 ,3 2
2GG5 152,9 180,6 24,2 87,1
2GG6 174,4 212,6 22,4 85,4
2GG7 168,7 242,2 24,9 112,9
2GG8 193,1 242,6 25,2 115,2
2GG9 189,1 257,0 ,3 2 84,8
Источник: Росстат, расчеты автора.
Экономика
по модулю 0,51, значит, данные независимые переменные подходят для совместного использования.
Для построения прогноза по урожайности картофеля мы сделали 2 сценария. Общее в обоих сценариях — это 6 % ежегодные темпы роста внесения минеральных удобрений1. Различия заключаются в разных уровнях температуры и осадков. 1-й вариант сценария характеризуется сравнительно низкой температурой (22°С) и обильными осадками (120 мм), 2-й сценарий характеризуется высокой температурой (27°С) и невысоким уровнем осадков (56 мм). Результаты прогнозов представлены на рис. 1.
Уравнение регрессии по картофелю показало, что наиболее важным фактором, влияющим на изменение урожайности, является объем внесенных минеральных удобрений. За 2009-2020 гг. по нашим сценариям он вырастет практически в 2 раза: с 257 до 506 кг на 1 га посевов картофеля. Вероятность увеличения доз внесения минеральных удобрений достаточно высока. По мнению И. А. Тихоновича, в целом по российскому сельскому хозяйству уровень внесения минеральных удобрений далек от нормы, он составляет 30 % [5]. Т. е. потенциал роста достаточно велик. Этому может способствовать инициатива Федеральной Антимонопольной Службы России (ФАС) зафиксировать цены на минеральные удобрения до 2020 г. с ежегодной индексацией на уровень инфляции [11]. Благодаря росту внесения минеральных удобрений, урожайность картофеля в СХО увеличится с 200 до 400 ц/га. Если представить, что посевная площадь под картофелем в СХО будет в среднем 230 тыс. га, то в 2020 г. СХО будут производить 9 млн т картофеля в год, т. е. в 2 раза больше, чем в 2009 г.
Результаты сценариев различаются по картофелю на 11-19 %. По 2-му сценарию, который предполагает более теплый и сухой климат в прогнозный период, урожайность меньше, что соответствует прогнозам М. Бинди [2] о том, что рост температуры и незначительные осадки негативно влияют на формирование клубней.
Результаты сценариев по овощам различаются на 2-3 %2. По 2-му сценарию, который предполагает более теплый и сухой климат в прогнозный период, урожайность меньше, т. к. для некоторых видов овощей температура выше 29°С (в среднем за вегетационный период) негативно влияет на формирование плода или корнеплодов, что совпадает с результатами других эмпирических наблюдений (см. [8] или справочник на сайте ЦНСХБ — http://www.cnshb.ru/ intra/rdr.asp).
Для построения прогноза по урожайности овощей открытого грунта, как и по картофелю, было сделано 2 сценария. И в 1-м, и во 2-м сценариях темпы роста внесения минеральных удобрений под овощи составляют 4 % в год3. Сценарии отличаются разными уровнями температуры и осадков. 1-й вариант сценария характеризуется сравнительно низкой температурой (25°С) и обильными осадками (109 мм), 2-й сценарий характеризуется высокой температурой (29°С) и невысоким уровнем осадков
Таблица 2
Исходная информация для построения регрессионного уравнения по урожайности овощей
Год Урожайность овощей открытого грунта (ц/га) Внесение минеральных удобрений под посевы овощей открытого грунта (кг/га) Средняя температура воздуха в июле (°С) Средний уровень осадков в июле (мм)
1995 106,0 99,8 25,9 59,2
1996 100,9 96,8 27,0 52,7
1997 116,5 105,1 24,6 84,1
1998 98,1 111,9 27,9 73,5
1999 115,4 109,7 28,6 54,1
2000 117,7 108,0 27,7 87,7
2001 135,8 104,1 29,3 57,2
2002 126,6 118,3 29,2 64,5
2003 143,1 121,3 26,5 106,9
2004 154,0 139,7 25,9 106,2
2005 175,3 134,4 26,8 76,5
2006 189,0 158,9 24,9 72,8
2007 175,3 170,1 27,9 74,0
2008 220,1 169,8 27,4 109,2
2009 216,6 176,2 27,5 84,5
Источник: Росстат,
расчеты автора.
Таблица 3.
Парные коэффициенты корреляции для модели по картофелю
Показатель урожайность минеральные удобрения температура осадки
урожайность 1,00 0,92 -0,17 0,48
минеральные удобрения 1,00 0,10 0,51
температура 1,00 0,07
осадки 1,00
Таблица 4.
Парные коэффициенты корреляции для модели по овощам
Показатель урожайность минеральные удобрения температура осадки
урожайность 1,00 0,94 -0,09 0,50
минеральные удобрения 1,00 -0,08 0,48
температура 1,00 -0,34
осадки 1,00
450
400
350
300
250
200
150
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
■1 вар
2 вар
Рисунок 1.
Прогноз урожайности картофеля (ц/га)
Экономика
(53 мм). Результаты прогнозов представлены на рис. 1. Показатели температуры и осадков отличаются в моделях картофеля и овощей, т. к. овощи в большей степени выращиваются в южных регионах, где климат теплее и меньше осадков.
Уравнение регрессии показало, что наиболее важным фактором, влияющим на изменение урожайности, является объем внесенных минеральных удобрений. За 2009-2020 гг., по нашим сценариям, он вырастет на 60 %: с 176 до 283 кг на 1 га посевов овощей открытого грунта. Благодаря росту внесения минеральных удобрений, урожайность овощей в СХО увеличится с 216 до 352 ц/га. Если представить, что посевная площадь под овощами в СХО будет в среднем 100 тыс. га, то в 2020 г. СХО будут производить 3,5 млн т овощей в год против 2,5 млн тонн в 2009 г.
Необходимо отметить, что уравнения (1 и 2) не могут с высокой точностью определять такие серьезные сокращения урожайности, как были в 2010 г. из-за засухи: в СХО по картофелю она снизилась на 49 % — до 96 ц/га, а по овощам — на 25 %, до 162 ц/га. В частности, чтобы в уравнении по картофелю (1) получить значение 96 ц/га, необходимо повысить модельное
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
■1 вар
2 вар
Рисунок 2.
Прогноз урожайности овощей открытого грунта (ц/га)
значение средней температуры в июле до 38,1°С! Мы понимаем, что июнь 2010 г. был действительно аномально жаркий в России, особенно в ЦФО и ПФО, однако средняя температура по России, даже с учетом весовых коэффициентов по площадям
картофеля в СХО регионов, вряд ли превысит 29-30°С. Модельные расчеты с температурными значениями 29-30°С фиксируют снижение урожайности, однако не так сильно, как это происходит на самом деле.
Литература
1. Бабенко В. В. Влияние возрастающих доз минеральных удобрений на урожайность картофеля в условиях Европейского Севера России : дис. ... канд. сельхоз. наук. В-Матигоры, 2005.
2. Бинди М. Плюсы и минусы изменения климата. URL: http://www.potato2008.org/ru/perspectives/bindi.html (дата обращения: 26.02.2011).
3. Дубров А. М., Мхитарян В. С., Трошин Л. И. Многомерные статистические методы и основы эконометрики. М., 2002.
4. Дулевич Л., Шкута А. Влияние изменения природно-климатических условий на урожайность овощей открытого грунта // Аграрная экономика. 2008. № 8. С. 31-35. URL: http://nasb.gov.by/bel/publications/agroec/agr08_8.php (дата обращения: 15.04.2010).
5. Ключевой фактор ускорения технико-технологической модернизации агропродовольственного комплекса // Экономика сельского хозяйства России. 2010. № 4. С. 35-47.
6. Маклакова Е. А. Формирование базовой стратегии развития овощеводства в сельскохозяйственных организациях: на материалах Пригородной зоны Ленинградской области : дис. ... канд. экон. наук. СПб. ; Пушкин, 2007.
7. Прогноз развития агропромышленного производства Российской Федерации на период до 2010 г. М. : ВНИИЭСX, 2002. 273 с.
8. Рекомендации по организации производства и переработки овощей в Центрально-Черноземном районе / отв. за выпуск Л. А. Смирнова. М. : Росинформагротех, 2007. 364 с.
9. Социально-экономическое планирование и прогнозирование в АПК / под ред. В. В. Кузнецова. Ростов-на-Дону, 1999. 324 с.
10.Терентьева А. К премьеру за калием // Ведомости. 2011. 18 февраля. С. 7, 8.
11. Тульчеев В. В., Лукин Д. Н. Организационно-экономические основы развития рынка картофеля и продуктов его переработки в России и мире. М., 2008. 273 с.
12.Ярмолюк А. В. Минеральные удобрения: рыночный отчет за 1 квартал 2010 г. М. : Минсельхоз РФ. 29 с. URL: http://cri.mcx.ru/ docs/document/show/251933.1.117.1.10.0.0.0.htm (дата обращения: 26.02.2011).
13.Ornelas F., Shumway C. R. Supply response and impact of government-supported crops on the Texas vegetable industry // Agricultural and Resource Economics Review. 1993. April. P. 27-36. URL: http://ageconsearch.umn.edu/bitstream/31640/1/22010027.pdf (дата обращения: 26.02.2011).
1. Это связано с тем, что в период 1995-2009 гг. среднегодовые темпы роста внесения минеральных удобрений под картофель составляли 6 %.
2. Это меньше, чем по картофелю, и именно поэтому на рисунке значения урожайности по обоим сценариям практически сливаются.
3. Это связано с тем, что в период 1995-2009 гг. среднегодовые темпы роста внесения минеральных удобрений под овощи открытого грунта составляли 4 %
