棉花在国民经济中的地位

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棉花在国民经济中的地位范文第1篇

关键词：灰色系统；“十二五”时期； GM（1，1）；棉花需求

河北省是产棉大省也是用棉大省，棉花在国民经济中的地位也越来越明显。棉花需求是棉花生产和经营的晴雨表，是棉花流通的关键环节。①纺织用棉的数量在其中占据绝大部分并且比重进一步提升，成为推动河北省棉花需求的主导因素，因此，本文以纱产量来推算出对棉花的消费需求。同时考虑棉花需求量受到若干不可控因素影响，②而采用能够弱化棉花产量随机性的灰色预测模型对河北省“十二五”期间的棉花需求进行预测。

1、灰色系统理论

灰色系统理论1982年由我国学者邓聚龙提出，经过二十多年的发展，现已经建立起集系统分析、评估、建模、预测、控制、优化技术于一体的一门新兴学科的结构体系。它以“贫信息”、“小样本”不确定性系统为研究对象，通过对已知信息的提取、开发、生产等有价值的信息，实现对系统运行、演化规律的描述与监控。其中灰色预测模型通过灰色生成或序列算子的作用弱化随机性，挖掘潜在的规律，经过差分方程与微分方程之间的互换实现了利用离散的数据序列建立连续的动态微分方程的飞跃。③其中，GM（1，1）模型是得到最普遍应用的核心模型，在此不做赘述。

2、河北省棉花需求预测

棉花需求详细可分为纺织用棉、民用及其他用棉（包括军工、医药、损耗等），正常年末库存、出口、化学纤维产量、纺织纤维耗用量、纺纱件数、纺织品消费支出、布产量等。④通常考虑的是纺织用棉、民用及其他用棉、正常年末库存及出口四大部分。民用棉所占比例不高，1998年以来只占到需求的10%左右，并且有进一步下降的趋势。⑤本文以纱产量换算河北省纺织用棉的需求。河北省纱产量2000年—2010年数据来源于2001—2011各年度中国统计年鉴，2011年度数据来源于“中国产业信息网”。⑥

3、建立GM（1，1）模型：根据2000年-2011年数据建立模型及检验年份 纱产量

2000 437

2001 4599

2002 483

2003 4923

2004 4988

2005 6859

2006 8638

2007 9296

2008 9567

2009 10509

2010 12391

2011 14757

表1 河北省2000年—2011年度纱产量（万吨）

年份 实际

产量 模拟

预测值 绝对

误差 相对

误差 年份 实际

产量 模拟

预测值 绝对

误差 相对

误差

2000 437 4370 0 0 2006 8638 7664 974 11%

2001 4599 4121 479 10% 2007 9296 8677 619 7%

2002 483 4665 165 3% 2008 9567 9824 257 3%

2003 4923 5281 358 7% 2009 10509 11122 613 6%

2004 4988 5979 991 20% 2010 12391 12591 200 2%

2005 6859 6770 089 1% 2011 14757 14255 502 3%

表2 据2000年—2011年数据建立GM（1，1）模型后的模拟产量值与实际产量（万吨）比较

3.1 关联度检验：

经过计算，X∧（0）（i）与原始序列X（0）（i）的关联系数为09962，满足当ρ=05时，关联度需大于06的要求。

3.2 后验差检验：

A：样本标准差S1=∑X（0）（i）-X（0）2n-1=3443，

B：残差标准差S2=∑Δ（0）（i）-Δ（0）2n-1=323

C=S2S1=323/3443=00938

S0=06745S1=06745*3443=2322

ei=|Δ（0）（i）-Δ（0）|={43725，04175，27225，07925，55375，34825，53675，18175，18025，17575，23725，06475}

所有ei均小于S0，所以，P=1，C=0098

3.3 残差检验：

绝对误差序列为Δ（0）={0，479，165，358，991，089，974，619，257，613，200，502}

相对误差序列为：

Φ={0，10%，3%，7%，20%，1%，974%，619%，257%，613%，2%，3%}

相对误差序列中有些相对误差较大，所以要对原模型进行残差修正以提高精度。X∧（1）（k+1）=（X（0）（1）-ba）e-ak+ba=311848e01241k-268148进行查查修正以提高精度。

3.4 模型修正

e（0）={479，165，358，991，089，974，619，257，613，2，502}

e（1）={479，644，1002，1993，2082，3056，3675，3932，4545，4745，5247}

B=-5611

-8231

-149751

-203751

-25691

-336551

-380351

-423851

-46451

-49961

BT=-5615-823-14975-20375-2569-33655-38035-42385-4645-4996

1111111111

BTB=1042804105-28537

棉花在国民经济中的地位范文第2篇

1材料与方法

1.1试验点概况

试验于2010年安排在新疆石河子大学试验站(44o18′50″N,86o03′33″E)。试验站海拔399.2m,年日照时数为2721~2818h,无霜期为168~171d,≥0℃的活动积温为4100℃,≥10℃的活动积温为3650℃,年平均气温为6.9℃,年降水量为125.0~207.7mm。土壤质地为壤土,pH7.56,有机质15.31g•kg1,全氮1.05g•kg1,有效氮54.80mg•kg1,有效磷19.12mg•kg1,有效钾196mg•kg1。

1.2供试作物及品种

供试棉花品种为“新陆早13号”,花生品种为“豫花15号”,大豆品种为“新大豆10号”,鹰嘴豆品种为“88-1”,洋葱品种为“宝红A号”,萝卜品种为“寿白光”,线辣椒品种为“改良8819”。

1.3试验设计

试验设6种间作组合和7种作物单作,分别为:棉花/花生、棉花/大豆、棉花/鹰嘴豆、棉花/洋葱、棉花/萝卜、棉花/线辣椒6种间作组合和花生单作、大豆单作、鹰嘴豆单作、洋葱单作、萝卜单作、线辣椒单作和棉花单作。播种前试验小区施磷酸二铵300kg•hm2,折合纯氮(N)54kg•hm2、纯磷(P2O5)138kg•hm2。棉花现蕾后增施滴灌肥230kg•hm2,折合纯氮(N)36.8kg•hm2,纯磷(P2O5)46kg•hm2,纯钾(K2O)34.5kg•hm2。试验设3次重复,共计39个小区,随机区组排列。于4月28日统一播种。在棉花/大豆间作处理中,每个小区种植3个间作组合带。每个间作带宽1.50m,种植2行棉花、2行大豆,棉花行距为0.45m、株距0.1m,大豆行距为0.30m、株距0.15m,行长5m。小区面积(1.5m×3)×5m=22.5m2;棉花/花生、棉花/鹰嘴豆、棉花/线辣椒间作处理的田间安排同棉花/大豆间作处理。在棉花/萝卜间作处理中,每个小区种植3个间作组合带。每个间作带宽1.50m,种植2行棉花、3行萝卜,棉花行距为0.45m、株距0.1m,萝卜行距为0.20m、株距0.2m,行长5m。小区面积(1.5m×3)×5m=22.5m2;棉花/洋葱间作处理的田间安排同棉花/萝卜间作处理。单作作物都是等行距种植,株、行距都与间作时相同,小区面积:3m×5m=15m2,单作棉花每个小区种植7行;单作花生、大豆、鹰嘴豆、线辣椒每个小区种植10行;单作洋葱、萝卜每个小区种植15行。养分吸收量按间作中两种作物各自所占净面积计,单作和间作作物播种密度相同。采用滴灌方式,棉花整个生育期灌水14次,总灌水量5625m3•hm2。

1.4取样及测定方法

于每种作物成熟时按一定面积分别取植株样;植株地上部氮、磷和钾的含量分别用凯氏定氮法、分光光度比色法和火焰光度法测定,并根据生物学产量折算为作物的氮磷钾吸收量。当比较间作与单作养分吸收量时,均以可比面积为基础。

1.5计算方法

1.5.1单位面积产量的分解[14]

产量/单位面积=(产量/养分吸收量)×(养分吸收量/单位面积)(1)式中,(产量/养分吸收量)为养分利用效率,(养分吸收量/单位面积)为养分吸收(捕获)效率。

1.5.2养分吸收量的比较

采用文献[14]给出的公式,比较间作系统养分吸收量相对于单作养分吸收量的变化。这里单作养分吸收量不是指某一种作物的,而是体系中两种作物单作时的养分吸收量以间作比例为权重的加权平均值。以磷为例,间作磷吸收量相对于单作的变化用ΔPU表示。

1.5.3养分利用效率的比较

间作的养分利用效率是成熟期间作作物地上部生物学产量之和除以间作作物地上部某养分的总吸收量,即单作体系单位养分吸收量所能生产的生物学产量;单作作物养分利用效率是单作作物成熟期地上部生物学产量除以单作作物地上部某养分的累积量;单作加权平均是单作作物按间作比例为权重加权平均的养分吸收效率。仍以磷为例,这里定义磷利用效率的概念为单位磷吸收量所能生产的地上部干物质量。间作磷利用效率相对于单作的增减(ΔPUE)用如下公式计算[14]:氮(ΔNUE)和钾(ΔKUE)的利用效率用相同方法计算。

1.5.4养分吸收和利用效率对产量优势的贡献

土地当量比(LER)经常被作为间作优势的指标:以磷为例,定义棉花在间作和单作中的吸收量和利用效率分别为Aic、Asc和Eic、Esc;相应间作的另一种作物的吸收量和利用效率分别为Aic1、Asc1和Eic1、Esc1。式(4)变为：氮和钾的吸收和利用效率对产量优势的贡献用相同方法计算。数据分析用SAS软件完成。

2结果与分析

2.1间作养分吸收量与单作养分加权平均吸收量的比较

2.1.1氮

表1结果表明,棉花分别与花生、洋葱、萝卜间作后,间作体系氮吸收量分别高于相应作物单作按照间作比例加权平均吸氮量38%(P=0.0130)、54%(P=0.0789)、74%(P=0.0362);棉花与大豆或者鹰嘴豆间作后吸氮量变化未达到显著水平(P=0.2425和P=0.5341)(表1)。棉花与线辣椒间作后间作体系作物吸氮量相对于单作棉花与单作线辣椒按间作比例加权平均的氮吸收量降低34%(P=0.0008)。

2.1.2磷

棉花与洋葱、萝卜间作体系中作物吸磷量分别高于单作按间作比例加权平均的吸磷量71%(P=0.0585)和104%(P=0.0181);而棉花与大豆、鹰嘴豆、花生和线辣椒间作体系中作物吸磷量与单作加权平均吸磷量差异未达到显著水平(P=0.7562,P=0.8241,P=0.3532,P=0.3432)(表1)。

2.1.3钾

棉花/花生和棉花/洋葱间作的钾吸收量相对于单作加权平均值的增加未达到显著水平(P=0.1127,P=0.1121,P=0.0384);棉花与萝卜间作体系中吸钾量相对于单作增加58%,达显著水平(P=0.0384);相反,棉花与大豆、鹰嘴豆、线辣椒间作体系中吸钾量比单作按间作比例加权平均的吸钾量分别减少21%(P=0.0673)、22%(P=0.0850)和19%(P=0.0063)(表1)。

2.2间作与单作体系中作物养分利用效率的比较

2.2.1氮

从表2可以看出,棉花与洋葱间作后氮素养分利用效率比单作加权平均高35%(P=0.0066);棉花与鹰嘴豆、花生、萝卜间作后间作体系氮素利用效率相对于单作加权平均并未发生显著变化(P=0.7966,P=0.3881和P=0.0915);棉花与大豆、线辣椒间作后间作体系中氮的养分利用效率比相应的单作按间作比例加权平均的氮素利用效率降低34%(P<0.0001)和44%(P<0.0001),达到极显著水平。

2.2.2磷

从表2可以看出,棉花与洋葱、鹰嘴豆、花生间作后间作体系中磷的养分利用效率相对于单作棉花、洋葱、鹰嘴豆和花生按间作比例加权平均的磷素利用效率的变化未达到显著水平(P=0.1017,P=0.8947,P=0.6584);棉花与大豆、萝卜、线辣椒间作体系中磷的养分利用效率显著降低29%(P=0.0034)、19%(P=0.0039)和32%(P=0.0028),达到极显著水平。

2.2.3钾

从表2可以看出,棉花与鹰嘴豆间作体系中钾的养分利用效率比单作按间作比例加权平均显著增加高64%(P=0.0591);棉花与花生、洋葱间作体系中钾的养分利用效率没有显著变化(P=0.2757,P=0.9882);相反,棉花与大豆、萝卜、线辣椒间作体系中钾的养分利用效率降低11%(P<0.0001)、22%(P=0.0016)和29%(P<0.0001),达到极显著水平。2.3土地当量比及养分吸收和利用效率的贡献间作优势的主要原因是养分吸收量的增加,而并非是利用效率的提高。从公式(6)可以看出,LER的大小,取决于养分吸收量项(1+ac+ac1)、养分利用效率项(ec+ec1)和交互项(ac×ec+ac1×ec1)的相对大小[9]。从表3可以看出,棉花与鹰嘴豆、花生、洋葱、萝卜间作时氮、磷、钾的土地当量比分别为1.02、1.30、1.12和1.68,都大于1,说明棉花与鹰嘴豆、花生、洋葱、萝卜间作体系具有间作优势。氮、磷、钾养分吸收因子的贡献是正的,利用效率的贡献有正有负,吸收和利用效率交互作用的贡献也有正有负,说明棉花与鹰嘴豆、花生、洋葱、萝卜间作时,间作优势主要来源于养分吸收量的增加。棉花与大豆、线辣椒间作时氮、磷、钾的土地当量比为0.91和0.99,都小于1,说明棉花/大豆体系无间作优势;氮、磷、钾养分吸收因子的贡献、利用效率的贡献、吸收和利用效率交互作用的贡献有正有负。棉花与花生、洋葱、萝卜间作体系氮、磷、钾吸收效率对土地当量比的贡献分别为0.41~0.82、0.25~1.04和0.15~0.59,利用效率的贡献分别为0.35~0.04、0.03~0.14和0.16~0.01。间作优势在营养方面的基础主要来自于间作相对于单作吸收效率的增加,而不是利用效率的改变。

3讨论

3.1间作体系中养分吸收量增加的机制

间作优势的主要机制之一是间作体系相对于单作能够更多地获取养分。通过本试验可以看出,棉花和花生、洋葱、萝卜间作后氮、磷、钾养分吸收量分别高出相应单作38%~74%、16%~104%、20%~58%。李隆等[13]对小麦/大豆的间作研究发现,小麦/大豆间作后间作优势主要表现在作物氮、磷、钾养分吸收量的增加,其作物的养分吸收量分别高出相应单作24%~39%、6%~27%、24%~64%,而间作氮、磷、钾的利用效率分别比单作低5%~20%、5%~7%、6%~32%[15],这与本研究结果相吻合。研究已经明确,小麦大豆间作中小麦竞争氮的能力比大豆强[16],一方面使间作小麦能吸收到更多的氮;另一方面,使大豆根区土壤氮素水平下降,甚至造成缺氮。缺氮会有利于豆科作物固氮能力的提高[1718],从而使整个系统的吸氮量明显增加。这可能是具有豆科作物的间作体系氮吸收增加的机制之一。在本研究中的棉花和豆科作物的间作体系,其氮素养分吸收量的增加机理可能与其他作物和豆科作物间作的机理相似。另外,在棉花与非豆科作物的间作系统中氮素吸收的机制可能主要是由于这些体系存在着补偿和恢复机制。例如,小麦/玉米和小麦/大豆间作条件下,两种作物共生期小麦的生长和养分吸收量相对于单作大幅度增加,而间作玉米和大豆的生长和养分吸收量相对于单作受到明显抑制。但当小麦收获以后,玉米和大豆在生物量和养分吸收上有明显的恢复和补偿作用[19]。小麦/玉米共生期玉米对氮的吸收速率低于单作玉米,到玉米生长后期,小麦收获后间作玉米氮的吸收速率明显增加,而单作玉米氮的吸收速率很低,甚至为负数;在小麦/大豆间作中也观察到了类似特点,表明生育期不同的作物间作,晚熟的玉米和大豆均有明显的恢复和补偿作用[20]。在棉花分别与鹰嘴豆、花生、洋葱、萝卜间作时,棉花的配对作物均是生育期较短的作物,因此本研究中的鹰嘴豆、花生、洋葱、萝卜与棉花间作体系对氮素吸收的增加机制可能也是这种竞争恢复补偿机制[20]。Li等[21]通过低磷土壤上玉米/蚕豆间作作物根际对磷的吸收利用研究发现,间作后玉米增产43%,蚕豆增产26%,间作不仅促进了蚕豆对磷的吸收,而且也改善了玉米的磷营养,更加会对作物产量产生显著影响。和豆科作物的间作中豆科作物的固氮作用也能酸化豆科作物的根际土,进一步活化土壤中的有机磷,从而提高另一作物对磷的吸收量[22]。这可能是间作中磷吸收量增加的机制之一。在本研究中棉花和豆科作物间作体系中磷吸收量增加的原因也可能是豆科作物活化了土壤中的有机磷,从而提高了作物磷的吸收量。另外,在小麦/玉米和小麦/大豆间作中发现的磷素吸收的竞争恢复机制[20]也可能同样适用于本研究中棉花与鹰嘴豆、萝卜、洋葱等间作体系中观察到的磷吸收增加。

3.2间作体系中养分利用效率的变化

间作相对于单作养分利用效率有增加也有降低。本研究中棉花与鹰嘴豆、花生、萝卜间作氮和磷的养分利用效率分别比单作时低5%、10%、17%和2%、6%、19%;棉花和萝卜间作体系中钾的养分利用效率比单作时低22%。在小麦/大豆的研究结果中得出,间作体系中氮、磷、钾的养分利用效率分别比单作时降低5%~20%、5%~7%、6%~32%[13],与本研究结果一致。在棉花/洋葱间作中氮和磷的养分利用效率分别比单作高35%和19%,棉花/鹰嘴豆与棉花/花生间作中钾的养分利用效率分别比单作增加64%和15%。Morris等[14]整理总结了玉米/大豆、玉米/水稻、木薯/豇豆、木薯/花生、高粱/大豆等间作体系的养分利用效率变化,发现间作时磷、钾的养分利用效率比单作时都增加了。这些结果与本研究结果类似。

3.3间作优势的作物营养吸收和利用基础

间作体系是否存在优势,在作物营养方面的基础主要取决于养分吸收因子、利用因子和交互因子贡献的大小[14]。本研究中棉花和花生、萝卜、洋葱间作体系都具有间作优势,即LER1。棉花与花生、萝卜、洋葱间作时氮、磷、钾养分的吸收因子对间作优势的贡献为正;尽管这些体系氮的养分利用贡献为负,但磷的养分利用因子贡献都是正的,整体间作优势表现为正。这与小麦/大豆间作中的结果[13]一致。棉花/大豆和棉花/线辣椒间作体系没有间作优势,即LER<1。棉花/大豆间作时氮的养分吸收因子贡献是负的,磷、钾的养分吸收因子贡献都是正的;氮的养分利用因子贡献是正的,磷、钾的养分利用因子贡献是负的。表明在这一体系中,种间相互作用降低了体系的氮素吸收量,但增加了磷、钾的吸收效率,相应地氮利用效率增加,而磷、钾利用效率下降,最终导致间作劣势。棉花/线辣椒间作氮、磷、钾养分的吸收因子贡献都是正的,但利用因子的贡献都是负的,且利用因子的下降超过了吸收因子的变化,最终表现为无间作优势。