基于主成分分析法的全球糧食系統(tǒng)評價

曾 濤，周文慧，陳 婷

（三峽大學(xué) 機(jī)械與動力學(xué)院，湖北 宜昌 443002）

糧食安全是世界和平與發(fā)展的基本保障，在構(gòu)建人類命運共同體的基礎(chǔ)上起著關(guān)鍵性作用。當(dāng)前全球食物系統(tǒng)已經(jīng)受到諸多威脅，新冠肺炎疫情使食物系統(tǒng)更加脆弱，同時敲響了未來農(nóng)業(yè)食物系統(tǒng)的警鐘，世界進(jìn)入多危機(jī)并存的復(fù)合型風(fēng)險時代。據(jù)世界糧食計劃署預(yù)測，受新冠肺炎疫情沖擊，到2020年底，處于食物危機(jī)，面臨急性嚴(yán)重食物不安全中的人口數(shù)量將增至2.65×108人，比2019年的1.35×108人增加了1.3×108人。反映出當(dāng)前糧食系統(tǒng)極不穩(wěn)定，在面對突如其來的災(zāi)難時，無法提供正常供給的情況。

1 問題分析

為了更好地解決糧食安全問題，在現(xiàn)有食品系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化和完善，構(gòu)造出解決糧食安全問題的十準(zhǔn)則模型（Ten Principle Model，簡稱TPM模型），在此基礎(chǔ)上提出了符合TPM模型的十大原則，旨在減輕對食品系統(tǒng)效率和盈利能力的側(cè)重程度，強(qiáng)化食品系統(tǒng)可持續(xù)性和公平性，促進(jìn)社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的和諧發(fā)展。為了對比TPM模型下的食品系統(tǒng)和現(xiàn)有食品系統(tǒng)的差異，將4項指標(biāo)定量化，以方便對食物系統(tǒng)的研究。

2 模型的建立與求解

參考城市智慧增長模型[1]的分析，整理出與食物系統(tǒng)相關(guān)的十大原則，并對其指標(biāo)進(jìn)行量化分析，綜合判斷這個系統(tǒng)的可行性。這種思想在一定程度上簡化模型、增強(qiáng)模型的可行性，在全球各地都具有很強(qiáng)的適用性。

秦鐵崖比李太嶂高出大半頭，這就讓李太嶂占盡便宜。嘭的一聲悶響，李太嶂一頭撞在秦鐵崖胸骨上，差一點就將兩只龍爪手震開。

相對于例1～例4“無”修飾謂語，例5和例6“無”的用法更為特殊，與“不”連用，構(gòu)成雙重否定，表肯定后更有強(qiáng)調(diào)意味。

式中：P——成本利潤率；R——銷售收入；C——農(nóng)產(chǎn)品成本。TPM模型提倡將土地混合利用率最大化，降低化學(xué)用品的使用量。據(jù)聯(lián)合國預(yù)測，到2030年，全球人口將達(dá)到85×108，世界人口到2050年預(yù)計將達(dá)到近100×108。為了滿足日益增長的人口數(shù)量對糧食的需求，《世界資源報告：創(chuàng)造一個可持續(xù)的糧食未來》提出全球糧食系統(tǒng)亟需經(jīng)歷改變，旨在滿足糧食需求的同時，最大限度減小對環(huán)境可持續(xù)化的影響，應(yīng)做到如下3個平衡：必須縮小目前糧食數(shù)量與2050年所需糧食數(shù)量之間的缺口；農(nóng)業(yè)必須對包容性經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展做出貢獻(xiàn)；減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展對環(huán)境的不利影響。

式中：Qc——指糧食流通數(shù)量；Q——該地區(qū)糧食產(chǎn)量。

此外流通效率E2在糧食供給中的地位極其重要，包含了糧食運輸、倉儲、裝卸、包裝、配送和信息應(yīng)用的一條完整的環(huán)節(jié)鏈。流通效率是指在糧食調(diào)度過程中本地區(qū)流通數(shù)量和產(chǎn)量的比值[3]。TPM指出，通過加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，完善倉儲物流體系以提高流通效率，在此基礎(chǔ)上將物流運輸進(jìn)一步規(guī)范化。流通效率是指在本地區(qū)內(nèi)糧食流通數(shù)量和糧食產(chǎn)量的比值，如下式：

根據(jù)E1和E2，可得效率E計算公式如下

式中：Q——該地區(qū)糧食產(chǎn)量，S——該地區(qū)面積，H0——單位土地面積在理想環(huán)境可能生產(chǎn)出的最大糧食產(chǎn)量（以實驗室環(huán)境為參考，土壤、氣候、溫度、水分等均為最優(yōu)生長環(huán)境，種子為當(dāng)前產(chǎn)量最高的種子，即假設(shè)普通室外環(huán)境下的單位產(chǎn)量永遠(yuǎn)無法達(dá)到理想值）。

在信息化教學(xué)的發(fā)展過程中，教師要具備一定的監(jiān)控能力，確保教學(xué)活動的有效開展，通過準(zhǔn)確的評價以此來得到合理的反饋，實現(xiàn)對教學(xué)活動的調(diào)節(jié)。在微課模式下要運用好教學(xué)活動，幫助學(xué)生掌握好重點知識。通過運用好微課技術(shù)，能夠借助信息化的數(shù)據(jù)來掌握學(xué)生的實際學(xué)習(xí)情況，同時也可以在信息化分析的基礎(chǔ)上來對教學(xué)效果進(jìn)行評價。

土壤資源的安全與合理利用是提升土壤綜合功能的關(guān)鍵要素，是社會持續(xù)發(fā)展的重要保障。為進(jìn)一步構(gòu)建土壤生態(tài)系統(tǒng)，讓我們腳下的土壤“重?zé)ㄇ啻骸保?月3日，北京奧特奇生物制品有限公司暨賽土豐產(chǎn)品啟動儀式在京成功舉行。本次會議由美國奧特奇作物科學(xué)舉辦，會議邀請巴西奧特奇作物科學(xué)巴西國家經(jīng)理Ney為到場來賓介紹奧特奇在微生物領(lǐng)域的“奇妙”之處。奧特奇作物科學(xué)致力于通過天然、營養(yǎng)的方法改善植物的健康和生長狀況，從而提高農(nóng)產(chǎn)品營養(yǎng)價值。此次，奧特奇將賽土豐帶到中國，讓生物技術(shù)的福祉惠澤我國農(nóng)業(yè)發(fā)展。

在TPM模型中，考慮到效率包括生產(chǎn)效率和流通效率，模型應(yīng)充分結(jié)合這兩項指標(biāo)綜合分析。生產(chǎn)效率E1是生產(chǎn)水平的直接體現(xiàn)，生產(chǎn)效率的提升是推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的重要內(nèi)容，而提升糧食生產(chǎn)效率的關(guān)鍵是識別影響糧食生產(chǎn)效率的因素[2]。生產(chǎn)效率直接影響國家糧食總量，是糧食系統(tǒng)中不可或缺的影響因子。為了提高生產(chǎn)效率，TPM模型認(rèn)為應(yīng)合理選擇分配資源投入量。用單位產(chǎn)量和理想產(chǎn)量的比值將生產(chǎn)效率標(biāo)準(zhǔn)化。

十大原則是：合理選擇、分配農(nóng)業(yè)資源投入量；加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，完善倉儲物流體系；創(chuàng)新農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模型；減少糧食霉變，加強(qiáng)存儲保護(hù)措施；優(yōu)化農(nóng)業(yè)布局和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高農(nóng)業(yè)整體效益；提高土地混合利用率；降低化學(xué)物品使用量；平衡農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境發(fā)展之間的矛盾；完善公民保障制度；縮小地區(qū)收入差異（GINI指數(shù)）。

本研究擬采用LC-MS/MS法對原發(fā)性高脂血癥人群的血漿中9種膽汁酸的分布情況進(jìn)行分析，并通過與健康人群相關(guān)膽汁酸進(jìn)行比較，了解人體的血脂水平與其血漿膽汁酸分布情況的相關(guān)性，對比分析原發(fā)性高脂血癥人群與健康人群血漿中膽汁酸的組成與含量差異，以期為原發(fā)性高脂血癥人群的治療和飲食結(jié)構(gòu)調(diào)整提供有力的客觀性依據(jù)。

食物系統(tǒng)的可持續(xù)性涉及范圍廣，為建立合理的糧食可持續(xù)發(fā)展評價方法，在中國選取5個省，利用主成分分析法將影響糧食可持續(xù)發(fā)展的多個指標(biāo)化為合并為幾個綜合指標(biāo)。將影響糧食發(fā)展的可持續(xù)因素分為水資源、農(nóng)藥使用、化肥使用、耕地減少、農(nóng)業(yè)廢棄物、溫室氣體6個方面。統(tǒng)計各指標(biāo)的數(shù)值，并進(jìn)行正向化和標(biāo)準(zhǔn)化處理，利用SPSS對指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到各主成分的特征值和累計貢獻(xiàn)率如表1所示。

主成分分析法能夠最大限度地反映樣本間的差異，是概括所選指標(biāo)差異信息的最佳線性函數(shù)。表1所示，前3個主成分特征值均大于1，且累積方差貢獻(xiàn)率為97.2%，對解釋變量的貢獻(xiàn)較大，綜合了影響食物系統(tǒng)可持續(xù)性發(fā)展因素的絕大多數(shù)信息，因此提取前3個作為主成分。將各主成分對應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率與累積貢獻(xiàn)率的比值作為權(quán)重，得到可持續(xù)性指標(biāo)的計算公式：

表1 SPSS分析結(jié)果Tab.1 The SPSSanalysisresults

式中，X1、X2、X3為主成分因子。通過對成分的系數(shù)矩陣的分析，得出X1的主要相關(guān)成分為農(nóng)藥和肥料的使用，代表化學(xué)物質(zhì)指標(biāo)；X2的主要相關(guān)成分為溫室氣體；X3的主要相關(guān)成分為耕地減少。中國經(jīng)緯跨度廣，省份面積大，選取對象覆蓋了多種地形與氣候，故該計算方法同樣適用于各個不同地區(qū)的國家。其中，用函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差σ作為公平性的指標(biāo)，表示函數(shù)分布的集中程度。σ越大，分布越不均勻，說明食物系統(tǒng)的公平性越差。計算公式如下：

式中：F——公平性指標(biāo)；σ0——食物不足發(fā)生率為0.3%的國家的人口持糧量的正態(tài)分布方差，表示研究國家對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差。

3 結(jié)論

本研究首先依照4個指標(biāo)總結(jié)出食物系統(tǒng)十大原則，建立TPM模型。其次通過建立十大原則，對復(fù)雜的5個指標(biāo)，包括效率、盈利能力、可持續(xù)性、公平性指標(biāo)進(jìn)行歸類，定量計算，最后提出不同國家應(yīng)結(jié)合自己的國情以及實際情況具體分析，進(jìn)而優(yōu)化調(diào)整食物系統(tǒng)。