基于主成分分析法的黑龍江墾區(qū)糧食生產(chǎn)影響因素研究

李　正　李銳峰

基于主成分分析法的黑龍江墾區(qū)糧食生產(chǎn)影響因素研究

李正李銳峰

（中南林業(yè)科技大學(xué)湖南長沙410000）

作為糧食生產(chǎn)大國，糧食安全是我國不可突破的底線。黑龍江省是我國重要的糧食供應(yīng)省份，文章結(jié)合近10年黑龍江墾區(qū)糧食產(chǎn)量進(jìn)行分析，進(jìn)一步得出影響糧食生產(chǎn)的因素，運(yùn)用主成分分析法，使用特定的數(shù)據(jù)指標(biāo)對(duì)黑龍江墾區(qū)糧食生產(chǎn)影響因素進(jìn)行全面分析，發(fā)現(xiàn)糧食播種面積、耕地面積、化肥用量和農(nóng)用機(jī)械總動(dòng)力是主要影響因素，農(nóng)藥用量、地膜用量為次要影響因素，提出了推動(dòng)黑龍江墾區(qū)農(nóng)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的建議和改善措施。

黑龍江墾區(qū)；糧食生產(chǎn)；影響因素；主成分分析法

糧食生產(chǎn)安全已成為近年來國際社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)問題，我國作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，糧食生產(chǎn)安全對(duì)我國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)安全有著十分深遠(yuǎn)的影響。黑龍江省作為我國重要的產(chǎn)糧大省和商品糧基地，是維護(hù)我國糧食安全和社會(huì)穩(wěn)定的重要基礎(chǔ)保障。本文以2010年—2019年黑龍江墾區(qū)糧食產(chǎn)量為依據(jù)，整體分析黑龍江墾區(qū)近10年的糧食產(chǎn)量變化，探索黑龍江墾區(qū)糧食生產(chǎn)的促進(jìn)與制約因素，為優(yōu)化生產(chǎn)要素配置，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率提供參考，為促進(jìn)黑龍江墾區(qū)糧食產(chǎn)量的提升提供有力依據(jù)?；诤邶埥瓑▍^(qū)糧食生產(chǎn)現(xiàn)狀，運(yùn)用主成分分析法深入探究土地、人力、資本、技術(shù)等要素對(duì)糧食生產(chǎn)的影響效應(yīng)，旨在為黑龍江墾區(qū)提升糧食生產(chǎn)效率提供思路。

1 黑龍江墾區(qū)的基本情況

黑龍江省是我國糧食產(chǎn)量最高最穩(wěn)定的地區(qū)，已經(jīng)成為我國21世紀(jì)糧食增產(chǎn)和供給能力潛力最大的地區(qū)，其糧食的專儲(chǔ)量、商品量、人均調(diào)出量、出口量連續(xù)多年在全國排名第一。黑龍江省的糧食產(chǎn)量是維護(hù)我國糧食安全和社會(huì)穩(wěn)定的基礎(chǔ)，黑龍江省糧食生產(chǎn)能力的提高可以有效地增加國家戰(zhàn)略儲(chǔ)備，側(cè)面也可以帶動(dòng)整個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)業(yè)升級(jí)[1]。整個(gè)黑龍江墾區(qū)一共設(shè)置了9個(gè)糧食管理局、設(shè)立113個(gè)農(nóng)場、開設(shè)7個(gè)牧場，遍布全省范圍內(nèi)，人口達(dá)到了1 67.3萬人。其中農(nóng)場人口147.9萬人，占全部人口的88.4％。墾區(qū)地域遼闊，耕地面積大，截至2019年年末，整個(gè)墾區(qū)總使用面積達(dá)到了500多萬hm2，其中總耕地面積占比達(dá)到了53.56％以上，因此黑龍江省成為我國耕地面積遍布最廣的省份，并且該地區(qū)糧食的播種面積占到了全部耕地面積的99.2％。

2 數(shù)據(jù)收集與分析

2.1 數(shù)據(jù)來源與影響因素指標(biāo)

本文數(shù)據(jù)主要由《黑龍江墾區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒》中的數(shù)據(jù)整理得來，選取2010年—2019年這一時(shí)間段作為觀測段，基于糧食產(chǎn)出視角對(duì)黑龍江墾區(qū)糧食生產(chǎn)的影響因素進(jìn)行研究。根據(jù)指標(biāo)選取的可獲取性和代表性等原則，選取黑龍江墾區(qū)113個(gè)農(nóng)場的糧食作物產(chǎn)量作為被解釋變量；選取耕地面積和糧食播種面積作為土地自然資源要素指標(biāo)的解釋變量，農(nóng)業(yè)從業(yè)人員數(shù)量作為人力資源要素指標(biāo)的解釋變量，農(nóng)用機(jī)械總動(dòng)力和農(nóng)業(yè)用電量作為技術(shù)要素指標(biāo)的解釋變量，化肥用量、農(nóng)藥用量、地膜用量作為資本要素指標(biāo)的解釋變量[2-4]。各變量的描述性統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1各變量描述性統(tǒng)計(jì)

變量指標(biāo)單位觀測值均值標(biāo)準(zhǔn)差最小值最大值 糧食作物產(chǎn)量X1t1020 883 0721 211 60218 179 83922 796 351 耕地面積X2hm2102 896 56647 598.962 800 9382 965 537 糧食播種面積X3hm2102 811 19453 787.752 702 8692 877 831 農(nóng)業(yè)從業(yè)人員數(shù)量X4人10443 040.113 003.82425 477461 542 農(nóng)用機(jī)械總動(dòng)力X5萬kW10946.07163.951 8671.61 137.5 農(nóng)業(yè)用電量X6萬度1056 940.47 523.67945 65673 345 化肥用量X7t102 204 9813 291 6481 006 17611 571 188 農(nóng)藥用量X8t1015 539.21 218.69313 68618 033 地膜用量X9t1015 645.11 455.25113 76417 633

2.2 主成分分析法對(duì)糧食產(chǎn)量影響因素的分析

主成分分析法是一種把許多相關(guān)的原始數(shù)據(jù)指數(shù)轉(zhuǎn)換成若干指數(shù)的多項(xiàng)統(tǒng)計(jì)方法，它所產(chǎn)生的綜合指數(shù)叫作主分量[5]。本文以黑龍江墾區(qū)2010年—2019年的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)狀況為依據(jù)，選擇8個(gè)與黑龍江墾區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的地理要素、生產(chǎn)投入要素的原始資料，利用SPSS軟件，運(yùn)用主成分分析法對(duì)黑龍江墾區(qū)的糧食產(chǎn)量進(jìn)行了評(píng)價(jià)。采用表1中選擇的8項(xiàng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)X2～X8為自變量指標(biāo)，并將其作為黑龍江墾區(qū)糧食產(chǎn)量的影響因素，得到各個(gè)因子的特征值和累計(jì)貢獻(xiàn)率如表2所示。

表2解釋總方差表

因子特征值方差方差貢獻(xiàn)率累計(jì)方差貢獻(xiàn)率 Factor14.614 063.097 340.576 80.576 8 Factor21.516 720.675 190.189 60.766 3 Factor30.841 530.281 900.105 20.871 5 Factor40.559 630.155 100.070 00.941 5 Factor50.404 530.358 320.050 60.992 1 Factor60.046 210.033 760.005 80.997 8 Factor70.012 450.007 550.001 60.999 4 Factor80.004 890.000 610.000 61.000 0

由表2的計(jì)算結(jié)果可以看出，第一主分量至第二主分量累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為76.63％，其載荷矩陣如表3所示。從表3中可以看出，第一主成分包括總耕地面積、糧食播種面積、農(nóng)用機(jī)械總動(dòng)力、農(nóng)業(yè)用電量、農(nóng)藥用量，第二主成分主要由地膜用量構(gòu)成。利用SPSS軟件分析，得出了第一主成分的方差貢獻(xiàn)率為57.66％，第二主成分的方差貢獻(xiàn)率為18.98％。通過定量分析，很容易得出：第一主成分的構(gòu)成要素包括土地自然資源要素、技術(shù)要素、資本要素，第二主成分的主要因素是資本要素。各變量指標(biāo)的相關(guān)性分析結(jié)果如表4所示。

表3主成分荷載矩陣

實(shí)際觀測指標(biāo)變量指標(biāo)主成分第一第二 耕地面積X20.986 9-0.052 0 糧食播種面積X30.981 80.125 3 農(nóng)業(yè)從業(yè)人員數(shù)量X4-0.815 6-0.084 5 農(nóng)用機(jī)械總動(dòng)力X50.964 2-0.077 2 農(nóng)業(yè)用電量X60.762 8-0.154 0 化肥用量X70.412 9-0.555 4 農(nóng)藥用量X80.568 20.614 1 地膜用量X9-0.077 70.880 9

表4變量指標(biāo)相關(guān)性

X1X2X3X4X5X6X7X8X9 X11.000 0 X20.666 81.000 0 X30.716 00.969 81.000 0 X4-0.287 1-0.755 6-0.769 11.000 0 X50.585 90.952 30.942 8-0.869 11.000 0 X60.308 40.787 90.716 6-0.466 60.638 91.000 0 X70.570 20.455 30.385 6-0.055 20.422 30.214 91.000 0 X80.592 00.500 80.624 4-0.392 00.420 60.305 90.042 11.000 0 X90.431 3-0.081 90.072 70.095 9-0.121 9-0.212 3-0.313 80.380 21.000 0

第一主成分中首先耕地面積和糧食播種面積是影響我國糧食總產(chǎn)量的兩個(gè)重要地理因子，在我國糧食生產(chǎn)中發(fā)揮著無可取代的作用，土地是人類最為基礎(chǔ)的糧食生產(chǎn)要素，是所有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本保證，只有率先保證糧食生產(chǎn)用地，才能有效地提高糧食生產(chǎn)總量。其次是農(nóng)用機(jī)械總動(dòng)力及農(nóng)業(yè)用電量，黑龍江省因?yàn)楦孛娣e廣大、人口較少，人均耕地面積大，土地集約化程度高，適宜于機(jī)械化、規(guī)模化、低勞動(dòng)力的種植模式。因此，農(nóng)用機(jī)械總動(dòng)力、農(nóng)業(yè)用電量的提高，表明了農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度的提高，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化水平提高，同時(shí)也從側(cè)面反映了企業(yè)的規(guī)?；l(fā)展。最后是農(nóng)藥用量，在因素相關(guān)性方面，農(nóng)藥用量與糧食總產(chǎn)量之間存在著顯著的正相關(guān)關(guān)系，由表4可知，2010年—2019年黑龍江墾區(qū)糧食作物產(chǎn)量與農(nóng)藥用量的相關(guān)系數(shù)為0.592 0，表明10年間農(nóng)藥的使用對(duì)提高黑龍江墾區(qū)糧食產(chǎn)量起著重要作用。這與一般的研究和生產(chǎn)實(shí)際基本一致[6]。

第二主成分主要包括資本要素指標(biāo)中的地膜用量。黑龍江墾區(qū)位于中國東北部，屬寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫多在-4 ℃～5 ℃之間，冬季漫長而寒冷，夏季短促而日照充分，春秋季干燥涼爽，冷空氣活動(dòng)頻繁，降溫較快[7]。此種氣候條件使得黑龍江墾區(qū)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上要求大量使用地膜來保護(hù)作物抵抗低溫。

通過以上主成分分析可知，當(dāng)前黑龍江省的糧食生產(chǎn)展現(xiàn)出了一個(gè)良好的發(fā)展趨勢，近些年來糧食總生產(chǎn)率持續(xù)上漲，但是波動(dòng)較大，可以看出農(nóng)業(yè)自動(dòng)化程度逐漸升高，農(nóng)業(yè)人員數(shù)量開始降低，現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)水平得到了提高。隨著黑龍江省對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的投入逐年遞增，農(nóng)藥和化肥的使用得到了有效的控制。黑龍江省糧食生產(chǎn)的8個(gè)影響因素對(duì)糧食產(chǎn)量增長的影響及貢獻(xiàn)率測算結(jié)果顯示：正面因素對(duì)糧食增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率大小表現(xiàn)為耕地面積＞糧食播種面積＞農(nóng)用機(jī)械總動(dòng)力＞農(nóng)業(yè)用電量＞地膜用量＞農(nóng)藥用量＞化肥用量；負(fù)面因素主要是農(nóng)業(yè)從業(yè)人員數(shù)量。

3 建議和展望

3.1 建議

3.1.1 保護(hù)和提高耕地質(zhì)量，穩(wěn)定種糧面積

首先，政府要建立合理的、嚴(yán)格的、公開的管理體系，全面落實(shí)和貫徹國家頒布的《中華人民共和國土地管理法》《中華人民共和國農(nóng)業(yè)法》等法律法規(guī)，保證法律法規(guī)的可執(zhí)行性。制定嚴(yán)格保護(hù)耕地面積的相關(guān)法律制度，禁止一切農(nóng)業(yè)用地性質(zhì)的變化，限制城市用地的無尺度擴(kuò)張，進(jìn)一步控制招商引資浪費(fèi)的土地資源，嚴(yán)格治理各種浪費(fèi)土地的園區(qū)、開發(fā)區(qū)，以及企業(yè)非法拿地等行為[8]。其次，政府要切實(shí)保證耕地面積的最低紅線不可觸碰，耕地性質(zhì)永不改變，防止土地質(zhì)量下降，盡可能優(yōu)化耕地質(zhì)量。根據(jù)實(shí)際情況建立耕地質(zhì)量的追蹤體系，利用現(xiàn)代技術(shù)保證耕地的質(zhì)量是保證產(chǎn)量的關(guān)鍵。最后，政府要不斷地完善和健全監(jiān)管體系，采用科學(xué)合理的施肥方式，盡可能地降低農(nóng)藥殘留，大量使用清潔能源，有針對(duì)性地降低病蟲害發(fā)生的概率。

3.1.2 合理控制農(nóng)業(yè)從業(yè)人員規(guī)模

黑龍江墾區(qū)農(nóng)業(yè)人口比例與糧食產(chǎn)量有很大的相關(guān)性，打破了過去以勞動(dòng)力為主要糧食生產(chǎn)投入的觀念。因此，建議墾區(qū)繼續(xù)實(shí)行糧食生產(chǎn)規(guī)?；⒓s化，減少從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人數(shù)。要加快實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，強(qiáng)化農(nóng)業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，增強(qiáng)農(nóng)民的自身素質(zhì)和能力，培育新時(shí)代專業(yè)農(nóng)民，要不斷推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，確保農(nóng)民收入增加。

3.1.3 繼續(xù)提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平

黑龍江松嫩平原、三江平原是我國重要的糧食產(chǎn)地，耕地面積大，適宜機(jī)械化、規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。鑒于黑龍江省的實(shí)際情況、農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)的規(guī)模效應(yīng)、農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力比例的變動(dòng)，建議大力發(fā)展農(nóng)機(jī)作業(yè)服務(wù)業(yè)，通過勞動(dòng)力產(chǎn)業(yè)化和分工細(xì)化，促進(jìn)整體科技進(jìn)步，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，解放多余勞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)增值。

3.1.4 注重糧食生產(chǎn)投入物質(zhì)資料質(zhì)量

近期，化肥使用仍然是提高糧食產(chǎn)量的重要推動(dòng)力，但過量使用化肥會(huì)造成土壤板結(jié)、酸化、鹽堿化等問題，也會(huì)造成肥料使用的邊際效用下降、利用率下降，地下水受到污染，病蟲害增多，糧食品質(zhì)下降。建議相關(guān)部門加強(qiáng)宣傳和引導(dǎo)，使廣大農(nóng)戶充分了解過量使用化肥的危害，并采取合理的配方施肥方式、優(yōu)化施肥條件，增加有機(jī)肥、微肥、生物菌肥的施用。此外關(guān)于覆膜的應(yīng)用，在糧食生產(chǎn)中要合理使用可生物降解的農(nóng)膜，以減輕環(huán)境污染為前提，有效提高糧食產(chǎn)量。

3.2 展望

本文對(duì)黑龍江墾區(qū)糧食產(chǎn)量的影響因素進(jìn)行了分析和討論，包括糧食播種面積、農(nóng)用機(jī)械總動(dòng)力、化肥用量等等，希望能為黑龍江墾區(qū)糧食產(chǎn)出增長帶來可用的參考。然而，本文的影響因子選擇尚有缺陷，無法全面反映黑龍江省的糧食生產(chǎn)狀況及各因子的影響機(jī)制，還需要綜合黑龍江省自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)條件，尤其要從光溫、土壤性質(zhì)、政策效應(yīng)、整治工程實(shí)施、農(nóng)民教育水平等幾個(gè)方面進(jìn)行分析。

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10.3969/j.issn.2095-1205.2022.07.36

F326.11

A

2095-1205(2022)07-111-03

李正（1995- ），男，漢族，河南平頂山人，碩士研究生在讀，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)管理。