基于數學建模方法的中國食品安全影響因素分析

孫藝桐 馮心源 翁溢晨

摘要：本文對全球糧食系統進行了重新優化。以中國為例，基于可持續發展的視角，找出了影響中國糧食安全的因素，并建立了兩個模型。第一種是主成分分析（PCA），用主成分分析法提取文獻總結的27個影響因素中的8個公因子，分別是：經濟增長、經濟成本、人口發展、生活質量、公平、資源狀況、生態狀況和環境狀況。第二種是結構方程模型（SEM），用來評價這八個因素對糧食安全和可持續發展的影響并對這八個因素進行賦值。最后，相應的可持續發展對應的R2指標為0.873，說明該模型具有較強的解釋力。

關鍵詞：食品安全；PCA；SEM；可持續發展

引言

近年來，全球糧食體系一直是世界共同關注的焦點之一。它關系國計民生，其穩定是一個具有經濟、環境、社會和發展意義的復雜問題。傳統的全球糧食體系是由大量的國家和國際糧食生產者和分銷商組成的，這種糧食系統使糧食的生產和分配相對便宜和高效。盡管傳統的糧食系統效率極高，糧食產量足以解決世界人口的溫飽問題，但饑餓仍然存在于每個國家。此外，傳統的食品體系追求效率和利潤最大化。這種現階段只追求高產、不考慮子孫后代生存的糧食體系，最終會給生態環境帶來不可逆轉的破壞。隨著全球人口的不斷增加，全球人口所需的糧食數量也在逐年增加。在維護全球生態系統正常運行的條件下，如何充分、可持續地利用現有自然資源顯得尤為重要。

考慮到日益嚴重的全球環境和人口問題，傳統的糧食體系不能有效保障糧食分配的公平性和自然資源的可持續利用。我們需要在保持原有效率和盈利能力的同時進行優化。本文中以中國為例，基于可持續發展的視角，建立模型找出了影響中國糧食安全的因素。

1. 主成分分析法（PCA）

以中國為例，通過查找文獻與資料，總結出27項和糧食安全與可持續發展相關的影響因素，并找出從1996年-2016年有關這27個影響因素的全部數據，數據全部來源于世界銀行、統計年鑒等官方網站，具有一定的真實性與準確性，以此得到影響公平性與可持續發展的關鍵性因素。在上文中我們共提取了27個影響指標，本文使用因子分析法（FA），通過使用綜合變量代替原來的許多變量，以達到簡化數據和揭示變量間關系的目的。

該過程運用SPSS 25.0軟件，以KMO值大于0.7和Sig值小于0.00為標準，經過指標間的多次組構、論證八大變量，并采用KMO和 Bartlett 球形檢驗依次分析六大變量的效度。其適用性檢驗結果見表，本次研究的KMO=0.822>0.7，證明利用因子分析進行影響指標研究可行；顯著水平即Sig值為0.000<0.01，可拒絕相關矩陣為單位矩陣的原假設，說明相關矩陣與單位矩陣存在較大差異，數據來自正態分布主體。因此，該統計數據適合開展因子分析。且本次因子提取共提取出八個公因子來代替27個因子，根據因子特征來為八個公因子進行命名，分別為：經濟增加、經濟成本、人口發展、生活質量、公平性、資源狀況、生態狀況與環境狀況。

2. 主成分分析模型

將提出的主要成分通過結構方程模型，建立、估計和檢驗各個因素與糧食公平性和可持續發展之間的因果關系，確定各成分相關關系的方向及緊密程度。

綜上所述，該結構方程模型可以很好地解釋可持續發展與經濟增長，且其中總結出的影響因素也具有典型性，為后文進行集群分析奠定了基礎。

3. 回歸分析

過建立模型一、模型二，我們得到了對一個對國家可持續發展水平有影響的因素。

在回歸分析的基礎上，對模型一的中國數據進行分析，得到答案。

根據回歸分析，我們得到了中國發展水平的回歸曲線。由圖中可知，截至目前，中國還未達到可持續發展指數的最好值，但預計在2030年可以達到最高水平可持續生產范圍的最低值。

結論

目前的政策在發展階段更偏重于效率與盈利能力的提高，但到目前為止，仍然有許多人受到饑餓的困擾。此外，追求高生產率也帶來了環境嚴重污染、資源迅速消耗等負面影響。因此，我們調整了全球糧食系統結構，將公平性與可持續性放在首位，通過文獻與資料的查找，我們發現：一個糧食系統如果優化了公平和可持續性，在傳統糧食系統以效率與盈利能力為主的基礎上，將生產的足夠多的糧食進行公平合理地分配，解決每一位公民的溫飽問題，同時將剩余資源進行更有效地利用，開發新型能源，做到可持續發展。

在經濟實力較高的國家，解決了傳統糧食系統中一味追求效率與盈利能力而忽視的污染問題，同時也逐漸縮小了貧富差距。

在經濟實力較低的國家，解決了不同地區間糧食分配不平等的現象，對生產資源進行了可持續性利用，同時也在不斷提高國家的整體經濟實力。