基于偏最小二乘回歸的農(nóng)產(chǎn)品種植評(píng)價(jià)研究

苗田恬 劉思琦

摘 要：糧食是人類最基本的生活消費(fèi)品，糧食問題是關(guān)系到國(guó)家國(guó)計(jì)民生的頭等問題。本文通過分析影響糧食種植面積的指標(biāo)，研究糧食最低收購(gòu)價(jià)政策，以湖南省為例，建立關(guān)于水稻種植影響因素的數(shù)學(xué)模型。首先選取了農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力人口、農(nóng)民人均受教育程度、城鄉(xiāng)收入差距、農(nóng)民家庭負(fù)擔(dān)、糧食的市場(chǎng)價(jià)格、糧食生產(chǎn)成本、糧食相對(duì)收益競(jìng)爭(zhēng)力、農(nóng)作物播種面積、受災(zāi)情況、我國(guó)糧食凈出口量、城市化水平11個(gè)影響糧食種植面積的候選因素;然后，利用非參數(shù)Spearman相關(guān)檢驗(yàn)法通過SAS軟件對(duì)湖南省水稻的影響其種植面積的指標(biāo)與其種植面積進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)，得到影響因素的指標(biāo)體系;最后，以所選取的水稻種植面積相關(guān)的指標(biāo)為自變量以水稻的種植面積為因變量運(yùn)用偏最小二乘回歸的方法建立模型。經(jīng)檢驗(yàn)，模型具有很好的擬合結(jié)果。本文研究對(duì)我國(guó)的糧食保護(hù)政策具有十分重要的作用和意義。

關(guān)鍵詞：糧食;評(píng)價(jià)指標(biāo);偏最小二乘回歸

眾所周知，農(nóng)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，糧食是基礎(chǔ)的基礎(chǔ)，因此糧食生產(chǎn)是關(guān)系到一個(gè)國(guó)家發(fā)展與生產(chǎn)的一個(gè)關(guān)鍵的主題。由于耕地減少、人口增加、水資源短缺、氣候變化等問題日益凸顯，加之國(guó)際糧食市場(chǎng)的沖擊，我國(guó)糧食產(chǎn)業(yè)面臨著潛在的風(fēng)險(xiǎn)。我國(guó)自2005年起開始對(duì)糧食主產(chǎn)區(qū)實(shí)行了最低收購(gòu)價(jià)政策，糧食最低收購(gòu)價(jià)政策，是為保護(hù)農(nóng)民利益、保障糧食市場(chǎng)供應(yīng)實(shí)施的糧食價(jià)格調(diào)控政策。最低收購(gòu)價(jià)政策不僅可以促進(jìn)農(nóng)民種糧的積極性，穩(wěn)定糧食生產(chǎn)，促進(jìn)農(nóng)民收入的提高還可以有效地抵御國(guó)際糧價(jià)的大幅上漲對(duì)我國(guó)糧食市場(chǎng)的沖擊。但是，部分實(shí)行糧食最低收購(gòu)價(jià)的地區(qū)，糧食品種種植面積、糧食總產(chǎn)量不增反降，導(dǎo)致部分學(xué)者質(zhì)疑糧食最低收購(gòu)價(jià)政策的效果。

一、評(píng)價(jià)指標(biāo)選取

糧食的種植面積是決定糧食供給的關(guān)鍵因素，也是保障糧食安全的重要前提。衡量糧食最低收購(gòu)價(jià)政策實(shí)施的效果，主要是比較政策實(shí)施前后糧食種植面積是否有顯著性變化。可能影響糧食種植面積的因素有很多，根據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究，本文選取了除糧食最低收購(gòu)價(jià)政策外的11個(gè)可能對(duì)糧食種植面積有影響的因素。分別為農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力人口、農(nóng)民人均受教育程度、城鄉(xiāng)收入差距、農(nóng)民家庭負(fù)擔(dān)、糧食的市場(chǎng)價(jià)格、糧食生產(chǎn)成本、糧食相對(duì)收益競(jìng)爭(zhēng)力、農(nóng)作物播種面積、受災(zāi)情況、我國(guó)糧食凈出口量、城市化水平。

由于影響糧食種植面積的因素比較多，它們之間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，而且存在著糧食品種和區(qū)域差異。因此本文對(duì)糧食品種及其區(qū)域進(jìn)行劃分。

水稻種植區(qū)域化特征明顯，不同區(qū)域品種和產(chǎn)量都差異較大。我國(guó)水稻種植主要集中在東北平原、長(zhǎng)江流域和東南沿海三大區(qū)域，分別占全國(guó)水稻種植面積的12%、64%和22%。東北平原水稻種植區(qū)域一般全年只種一季水稻，生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，水肥條件好，單產(chǎn)水平高出全國(guó)10%。長(zhǎng)江流域種植面積最大，以秈稻為主，可以種植單季稻（中稻）或者雙季稻（早晚稻），北部區(qū)域有少量粳稻，平均單產(chǎn)比全國(guó)高出4%;東南沿海種植的基本都是秈稻，可種植一到三季，由于生長(zhǎng)周期較短，平均單產(chǎn)低于全國(guó)水平9%。

因此對(duì)水稻11個(gè)主產(chǎn)區(qū)根據(jù)其區(qū)域特征進(jìn)行劃分，結(jié)果如下：

我國(guó)自2005年起開始對(duì)糧食主產(chǎn)區(qū)實(shí)行了最低收購(gòu)價(jià)政策，故選取1995年-2014年時(shí)間段內(nèi)的數(shù)據(jù)，即實(shí)行政策前后共20年的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。本文選取水稻為主要糧食，研究其在主產(chǎn)區(qū)影響其種植面積的農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力人口、農(nóng)民人均受教育程度等11個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)，以下數(shù)據(jù)為湖南省1995年-2014年時(shí)間段內(nèi)影響水稻種植面積的12個(gè)因素的數(shù)據(jù)。

二、指標(biāo)體系建立

水稻的11個(gè)主產(chǎn)?。▍^(qū)）被分為東北平原、長(zhǎng)江流域和東南沿海三大區(qū)域。由于湖南省近幾年的種植面積是最大的，約占長(zhǎng)江流域地區(qū)水稻種植總面積的26%以上，故選取湖南省為代表省。本文主要選取長(zhǎng)江流域地區(qū)的湖南省為研究對(duì)象，對(duì)其指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)后得到表3。

由以上斯皮爾曼檢驗(yàn)的結(jié)果可以看出，湖南省農(nóng)民受教育程度、家庭負(fù)擔(dān)、受災(zāi)情況和城市化水平與水稻種植面積t檢驗(yàn)的P值均大于顯著性水平0.1，故它們之間沒有關(guān)聯(lián)。而水稻的市場(chǎng)價(jià)格、水稻的生產(chǎn)成本、水稻的相對(duì)收益競(jìng)爭(zhēng)力和農(nóng)作物播種面積與水稻種植面積t檢驗(yàn)的P值均小于顯著性水平0.1，故它們之間存在相關(guān)關(guān)系。且從rs的值可以看出，它們之間呈正向趨同關(guān)系。農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力人口、城鄉(xiāng)收入差距和水稻的凈出口與水稻種植面積，故它們之間存在相關(guān)關(guān)系。且其rs的值為負(fù)，故它們之間呈負(fù)向趨同。

通過斯皮爾曼檢驗(yàn)，本文剔除掉農(nóng)民受教育程度、家庭負(fù)擔(dān)、受災(zāi)情況和城市化水平四個(gè)無關(guān)聯(lián)的指標(biāo)。剩下的7個(gè)指標(biāo)分別是農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力人口、城鄉(xiāng)收入差距、水稻的市場(chǎng)價(jià)格、水稻的生產(chǎn)成本、水稻的相對(duì)收益競(jìng)爭(zhēng)力、農(nóng)作物播種面積和水稻的凈出口。

三、偏最小二乘回歸模型

偏最小二乘回歸法是一種新型的多元統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析方法，它主要研究的是多自變量的回歸建模，特別當(dāng)各變量?jī)?nèi)部高度線性相關(guān)時(shí)，用偏最小二乘回歸法更有效。另外，偏最小二乘法是集主成分分析、典型相關(guān)分析和多元線性回歸分析3種分析方法的優(yōu)點(diǎn)于一身。它與主成分分析法都試圖提取出反映數(shù)據(jù)變異的最大信息，但主成分分析法只考慮一個(gè)自變量矩陣，而偏最小二乘法還有一個(gè)“響應(yīng)”矩陣，因此具有預(yù)測(cè)功能。

運(yùn)用偏最小二乘回歸的方法通過R軟件對(duì)湖南省水稻種植面積的指標(biāo)與水稻種植面積的1995年-2014年時(shí)間段內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后建立模型，令影響水稻種植面積的農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力人口、農(nóng)民人均受教育程度、城鄉(xiāng)收入差距、農(nóng)民家庭負(fù)擔(dān)、水稻的市場(chǎng)價(jià)格、水稻生產(chǎn)成本、水稻相對(duì)收益競(jìng)爭(zhēng)力、農(nóng)作物播種面積、受災(zāi)情況、我國(guó)水稻凈出口量、城市化水平11個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)分別為x1、x2、x3......x11。

首先，通過留一交叉驗(yàn)證法的結(jié)果及各主成分對(duì)因變量的貢獻(xiàn)率，選取回歸的主成分的個(gè)數(shù)。如下表所示：

其中CV即為不同主成分個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)的PRESS，adjCV為調(diào)整后的PRESS，“variance explained”為主成分對(duì)各變量的累積貢獻(xiàn)率。由結(jié)果可知，主成分個(gè)數(shù)為3個(gè)時(shí)，模型在經(jīng)過留一交叉驗(yàn)證后求得的PRESS總和較小，隨著主成分個(gè)數(shù)的增加，PRESS值也沒有太大改變。且3個(gè)主成分對(duì)各因變量的累積貢獻(xiàn)率達(dá)到了99%以上。因此選取回歸的成分個(gè)數(shù)為3。進(jìn)一步由R軟件計(jì)算得出數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后的回歸系數(shù)，寫出因變量對(duì)解釋變量的回歸方程。根據(jù)以上分析方法可得湖南省影響水稻種植面積的指標(biāo)與水稻種植面積的偏最小二乘回歸方程為：

其中，y2為湖南省水稻種植面積，以上方程為湖南省水稻種植面積與影響水稻種植面積的指標(biāo)農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力人口、城鄉(xiāng)收入差距、水稻的市場(chǎng)價(jià)格、水稻的生產(chǎn)成本、水稻的相對(duì)收益競(jìng)爭(zhēng)力、農(nóng)作物播種面積和水稻凈出口的回歸方程。

最后運(yùn)用R軟件畫出，湖南省份最終模型的擬合效果圖，如下所示：

從上圖可以看出，散點(diǎn)大致都分布在對(duì)角線上，說明最終模型的擬合效果較好。因此本文建立的模型可以用來描述水稻種植面積與影響水稻種植面積指標(biāo)之間的關(guān)系是可靠的。

四、結(jié)論

糧食種植面積受多種因素的影響，并且糧食品種和糧食種植區(qū)域的不同對(duì)于糧食種植面積的影響因素也是不同的。因此，若想提高糧食種植面積擴(kuò)大糧食產(chǎn)量，應(yīng)該根據(jù)其糧食品種和地域的不同，找出對(duì)糧食種植面積具有顯著性影響的因素，制定相應(yīng)的政策措施。例如對(duì)于水稻來說，在其主產(chǎn)區(qū)湖南省與種植面積相關(guān)的因素有農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力人口、農(nóng)民受教育程度、家庭負(fù)擔(dān)、水稻的市場(chǎng)價(jià)格、水稻的生產(chǎn)成本、水稻的相對(duì)收益競(jìng)爭(zhēng)力、農(nóng)作物播種面積和城市化水平，但是對(duì)其具有顯著性影響為農(nóng)業(yè)勞動(dòng)人口及農(nóng)作物播種面積，因此調(diào)控湖南省種植面積是注重調(diào)整這兩個(gè)因素對(duì)種植面積的影響。國(guó)家和政府在以后制定關(guān)于糧食的相關(guān)政策時(shí)要對(duì)癥下藥，因地制宜。

參考文獻(xiàn)：

[1]任軍軍，王文舉.我國(guó)糧食最低收購(gòu)價(jià)政策發(fā)展研究[J].湖北經(jīng)濟(jì)學(xué)院學(xué)報(bào)（人文社會(huì)科學(xué)版），2010，07（6）：29-30.

[2]史常亮，金彥平.中國(guó)糧食供給與需求狀況變遷：1978～2010[J].經(jīng)濟(jì)研究參考，2013（56）：51-60.

[3]冷崇總.我國(guó)糧食價(jià)格波動(dòng)問題研究[J].新疆農(nóng)墾經(jīng)濟(jì)，2008（5）：4-11.

[3]羅萬純，劉銳.中國(guó)糧食價(jià)格波動(dòng)分析：基于ARCH類模型[J].中國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，2010（4）：30-37.

[4]羅鋒，牛寶俊.我國(guó)糧食價(jià)格波動(dòng)的主要影響因素與影響程度[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2010，09（2）：51-58.