基于ARIMA模型的新疆阿克蘇地區(qū)棉花價(jià)格分析與預(yù)警

謝渠 吳月 楊興祖 齊立美 宋煉

[摘要]選取1983～2017年的阿克蘇地區(qū)棉花價(jià)格，結(jié)合經(jīng)濟(jì)波動(dòng)周期理論，借助價(jià)格指數(shù)、擬合指數(shù)和波動(dòng)指數(shù)，對(duì)棉花價(jià)格波動(dòng)特征進(jìn)行分析，并通過構(gòu)建ARIMA模型預(yù)測(cè)未來棉花價(jià)格。結(jié)果表明，阿克蘇地區(qū)棉花價(jià)格能夠在較短時(shí)間內(nèi)由復(fù)蘇進(jìn)入繁榮，具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)恢復(fù)能力，但衰退后會(huì)持續(xù)較長(zhǎng)的時(shí)間才能復(fù)蘇;預(yù)計(jì)未來幾年棉花價(jià)格將呈現(xiàn)緩慢下降趨勢(shì)。用ARIMA模型對(duì)阿克蘇地區(qū)棉花價(jià)格的波動(dòng)分析與預(yù)測(cè)，能較好地反映其動(dòng)態(tài)變化，為政府制定棉花產(chǎn)業(yè)相關(guān)政策提供決策參考。

[關(guān)鍵詞]ARIMA模型;棉花價(jià)格;預(yù)測(cè);預(yù)警

[中圖分類號(hào)]F323.7[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

新疆是我國(guó)最大的植棉區(qū)，2018年新疆植棉面積占全國(guó)的八成之多，而阿克蘇地區(qū)占全疆棉花種植面積的五分之一。棉花價(jià)格是行業(yè)發(fā)展最基本、最活躍的信息，也是農(nóng)產(chǎn)品行業(yè)最敏感的信息來源。棉花收入是新疆農(nóng)民的主要經(jīng)濟(jì)收入之一，棉花價(jià)格的大幅波動(dòng)將直接影響棉農(nóng)的收益。研究棉花價(jià)格，有助于棉農(nóng)、紡織業(yè)主和投資者更好地運(yùn)用價(jià)格波動(dòng)特征和預(yù)測(cè)值，規(guī)避棉花價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)，完善價(jià)格預(yù)警系統(tǒng)，有利于穩(wěn)定棉花市場(chǎng)，推進(jìn)棉花產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

本文利用《阿克蘇地區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒》得到1983～2017年阿克蘇地區(qū)棉花價(jià)格，首先，結(jié)合經(jīng)濟(jì)波動(dòng)周期理論，借助價(jià)格指數(shù)、擬合指數(shù)和波動(dòng)指數(shù)，對(duì)棉花價(jià)格波動(dòng)特征進(jìn)行分析;其次，建立ARIMA模型，對(duì)阿克蘇地區(qū)棉花價(jià)格進(jìn)行短期預(yù)測(cè);最后，給出了棉花價(jià)格預(yù)警建議。

1 棉花價(jià)格波動(dòng)特征分析

借助SAS軟件，確定棉花價(jià)格的擬合指數(shù)，再對(duì)阿克蘇地區(qū)棉花價(jià)格指數(shù)分別進(jìn)行線性函數(shù)、雙曲線函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、二次函數(shù)、冪函數(shù)、S型函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)形式的回歸分析，通過比較回歸模型的R?、Adj R?，最終選取棉花價(jià)格的最優(yōu)擬合方程。依次計(jì)算1983～2017年阿克蘇地區(qū)棉花價(jià)格的價(jià)格指數(shù)等數(shù)據(jù)，結(jié)果見表1。

根據(jù)經(jīng)濟(jì)波動(dòng)周期理論，從圖1中發(fā)現(xiàn)，除了2003～2006年波幅為中幅型、2006～2010年波幅為弱幅型外，其余年份價(jià)格波動(dòng)均為強(qiáng)幅型，平均波動(dòng)周期為3.6年，說明阿克蘇地區(qū)棉花價(jià)格起伏較大，呈不穩(wěn)定走勢(shì)，波動(dòng)周期較短（見表2）。

根據(jù)經(jīng)濟(jì)波動(dòng)周期理論，一個(gè)完整的經(jīng)濟(jì)周期可以分為復(fù)蘇期、繁榮期、衰退期、蕭條期，其中復(fù)蘇期和繁榮期合并為擴(kuò)張期，衰退期和蕭條期合并為收縮期。在1983～2017年的35年中，價(jià)格波動(dòng)有九個(gè)完整的周期，平均擴(kuò)張期1.6年小于平均收縮期2.0年，說明阿克蘇地區(qū)棉花價(jià)格能夠在較短時(shí)間內(nèi)由復(fù)蘇進(jìn)入繁榮，具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)恢復(fù)能力，但是衰退后將會(huì)持續(xù)較長(zhǎng)的時(shí)間才能復(fù)蘇。

2 棉花價(jià)格短期預(yù)測(cè)

2.1 ARIMA模型

ARIMA模型（Autoregressive Integrated Moving Average Model）可以分析研究事物的變動(dòng)趨勢(shì)并進(jìn)行預(yù)測(cè)。在ARIMA（p， d， q）模型中，p是自回歸項(xiàng)數(shù)，d是差分次數(shù)，q是移動(dòng)平均項(xiàng)數(shù)。ARMA（p， q）模型的表達(dá)式為：

其中，表示時(shí)間序列，是常數(shù)項(xiàng)，是獨(dú)立地誤差項(xiàng)，和為待定系數(shù)。

建立ARIMA模型的步驟：平穩(wěn)性檢驗(yàn)→白噪聲檢驗(yàn)→模型識(shí)別→參數(shù)估計(jì)→模型檢驗(yàn)。

2.2實(shí)證研究

下面借助SAS軟件，對(duì)1983～2016年阿克蘇地區(qū)棉花價(jià)格建立ARIMA模型，并做短期預(yù)測(cè)。

2.2.1 平穩(wěn)性檢驗(yàn)。對(duì)棉花價(jià)格時(shí)間序列進(jìn)行ADF單位根平穩(wěn)性檢驗(yàn)，Pr

需要進(jìn)行差分平穩(wěn)化處理消除趨勢(shì)。對(duì)差分后的序列再進(jìn)行平

穩(wěn)性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果顯示一階差分、二階差分后的序列均平穩(wěn)。但是一階差分序列的ARIMA模型的參數(shù)估計(jì)不顯著，因此，采用二階差分序列建立ARIMA模型。

2.2.2 白噪聲檢驗(yàn)。檢驗(yàn)棉花價(jià)格序列是否為白噪聲序列，Pr>Chi-Sq的p值小于0.05，說明二階差分后的序列是非白噪聲序列，可以進(jìn)行ARIMA模型識(shí)別。

2.2.3 模型識(shí)別。下面采用最小信息化準(zhǔn)則、擴(kuò)展的樣本自相關(guān)函數(shù)準(zhǔn)則以及典型相關(guān)系數(shù)平方估計(jì)準(zhǔn)則，通過對(duì)二階差分序列進(jìn)行ARIMA模型識(shí)別，從而確定p和q的階數(shù)。最終確定出p=4，q=0，因此，模型為ARIMA（4，2，0）。

2.2.4 參數(shù)估計(jì)。利用條件二乘估計(jì)法，對(duì)阿克蘇地區(qū)棉花價(jià)格序列的ARIMA（4，2，0）進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，將不顯著的參數(shù)剔除，結(jié)果如表4所示。

2.2.5 模型檢驗(yàn)。采用LB檢驗(yàn)（Ljung-Box test），對(duì)ARIMA模型進(jìn)行殘差序列自相關(guān)檢驗(yàn)，LB統(tǒng)計(jì)量的p值大于0.05，說明ARIMA（4，2，0）模型顯著。

2.2.6 模型預(yù)測(cè)。根據(jù)參數(shù)估計(jì)值，確定棉花價(jià)格序列ARIMA（4，2，0）模型的方程：

利用擬合方程（1），預(yù)測(cè)2017年到2021年阿克蘇地區(qū)棉花價(jià)格，結(jié)果見表5。

為了評(píng)估預(yù)測(cè)效果，將預(yù)測(cè)價(jià)格和真實(shí)值作對(duì)比，從《2018年阿克蘇地區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒》中計(jì)算得到2017年棉花價(jià)格的實(shí)際值為9.3366元/kg，與ARIMA（4，2，0）模型預(yù)測(cè)值的相對(duì)誤差為0.1315（小于0.15），因此模型ARIMA（4，2，0）精度較高，可以用于對(duì)阿克蘇地區(qū)棉花價(jià)格進(jìn)行短期預(yù)測(cè)。根據(jù)2017～2021年阿克蘇地區(qū)棉花價(jià)格預(yù)測(cè)值，未來五年阿克蘇地區(qū)棉花價(jià)格呈現(xiàn)出緩慢下降趨勢(shì)，但下降幅度不大。

3 對(duì)策與建議

3.1 政府建設(shè)市場(chǎng)預(yù)警機(jī)制

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，受商品價(jià)值規(guī)律影響，價(jià)格波動(dòng)是一種正?，F(xiàn)象。但由于在市場(chǎng)調(diào)節(jié)過程中各方面因素的影響，引發(fā)棉花價(jià)格出現(xiàn)異常波動(dòng)，將會(huì)影響棉農(nóng)的經(jīng)濟(jì)收益。根據(jù)本文對(duì)阿克蘇地區(qū)棉花價(jià)格的預(yù)測(cè)，未來五年棉花價(jià)格呈現(xiàn)緩慢下降趨勢(shì)，下降幅度不大。結(jié)合前面阿克蘇地區(qū)棉花價(jià)格波動(dòng)特征的分析，得出，阿克蘇地區(qū)棉花價(jià)格正處于收縮期，從衰退到蕭條將持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間。在這樣的情況下，政府應(yīng)該采取相應(yīng)的預(yù)警機(jī)制，及時(shí)關(guān)注市場(chǎng)變化，并針對(duì)變化，制定相應(yīng)的政策指導(dǎo)棉農(nóng)進(jìn)行棉花生產(chǎn)，保障當(dāng)?shù)孛藁óa(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。

3.2 政府推進(jìn)“雙化”改革

在棉花市場(chǎng)穩(wěn)定的情況下，降低生產(chǎn)成本是提升棉農(nóng)經(jīng)濟(jì)收益的有效途徑，要降低生產(chǎn)成本，政府就應(yīng)該積極推進(jìn)生產(chǎn)“集約化、規(guī)?；钡摹半p化”改革。棉花產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定要建立在穩(wěn)定產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，除了穩(wěn)定種植面積和改進(jìn)種植技術(shù)以外，還可以從降低生產(chǎn)成本和提高棉花品質(zhì)兩方面著手。政府應(yīng)積極推進(jìn)棉花規(guī)?；N植，在“規(guī)?；N植”取代“小戶承包”的基礎(chǔ)上，大力推進(jìn)機(jī)械化生產(chǎn)，成立農(nóng)機(jī)合作社，利用現(xiàn)代化機(jī)械手段，從棉花種植到收獲全過程大力發(fā)展機(jī)械化生產(chǎn)，以此來減少對(duì)勞動(dòng)力的需求，同時(shí)減少在采摘和加工過程中對(duì)棉花品質(zhì)的降低，以降低棉花生產(chǎn)成本來穩(wěn)定棉花價(jià)格，積極推進(jìn)棉花產(chǎn)業(yè)“集約化”進(jìn)程。

3.3 借助保險(xiǎn)市場(chǎng)規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)

農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)是風(fēng)險(xiǎn)管理的重要手段，新疆棉花保險(xiǎn)工作一直走在全國(guó)前列，自2007年起開始開辦棉花種植成本保險(xiǎn)，結(jié)合2014年啟動(dòng)的棉花目標(biāo)價(jià)格補(bǔ)貼試點(diǎn)工作，近幾年開始探索“價(jià)格保險(xiǎn)+期貨”、棉花收入保險(xiǎn)等保險(xiǎn)模式。因此，應(yīng)進(jìn)一步推廣棉花保險(xiǎn)，讓農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)為新疆棉花生產(chǎn)保駕護(hù)航。

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