基于主成分分析法的黑龍江墾區糧食生產影響因素研究

李　正　李銳峰

基于主成分分析法的黑龍江墾區糧食生產影響因素研究

李正李銳峰

（中南林業科技大學湖南長沙410000）

作為糧食生產大國，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省份，文章結合近10年黑龍江墾區糧食產量進行分析，進一步得出影響糧食生產的因素，運用主成分分析法，使用特定的數據指標對黑龍江墾區糧食生產影響因素進行全面分析，發現糧食播種面積、耕地面積、化肥用量和農用機械總動力是主要影響因素，農藥用量、地膜用量為次要影響因素，提出了推動黑龍江墾區農業進一步發展的建議和改善措施。

黑龍江墾區；糧食生產；影響因素；主成分分析法

糧食生產安全已成為近年來國際社會關注的焦點問題，我國作為一個農業大國，糧食生產安全對我國國民經濟和社會安全有著十分深遠的影響。黑龍江省作為我國重要的產糧大省和商品糧基地，是維護我國糧食安全和社會穩定的重要基礎保障。本文以2010年—2019年黑龍江墾區糧食產量為依據，整體分析黑龍江墾區近10年的糧食產量變化，探索黑龍江墾區糧食生產的促進與制約因素，為優化生產要素配置，提高農業生產效率提供參考，為促進黑龍江墾區糧食產量的提升提供有力依據。基于黑龍江墾區糧食生產現狀，運用主成分分析法深入探究土地、人力、資本、技術等要素對糧食生產的影響效應，旨在為黑龍江墾區提升糧食生產效率提供思路。

1 黑龍江墾區的基本情況

黑龍江省是我國糧食產量最高最穩定的地區，已經成為我國21世紀糧食增產和供給能力潛力最大的地區，其糧食的專儲量、商品量、人均調出量、出口量連續多年在全國排名第一。黑龍江省的糧食產量是維護我國糧食安全和社會穩定的基礎，黑龍江省糧食生產能力的提高可以有效地增加國家戰略儲備，側面也可以帶動整個地區的經濟發展和農業升級[1]。整個黑龍江墾區一共設置了9個糧食管理局、設立113個農場、開設7個牧場，遍布全省范圍內，人口達到了1 67.3萬人。其中農場人口147.9萬人，占全部人口的88.4％。墾區地域遼闊，耕地面積大，截至2019年年末，整個墾區總使用面積達到了500多萬hm2，其中總耕地面積占比達到了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，并且該地區糧食的播種面積占到了全部耕地面積的99.2％。

2 數據收集與分析

2.1 數據來源與影響因素指標

本文數據主要由《黑龍江墾區統計年鑒》中的數據整理得來，選取2010年—2019年這一時間段作為觀測段，基于糧食產出視角對黑龍江墾區糧食生產的影響因素進行研究。根據指標選取的可獲取性和代表性等原則，選取黑龍江墾區113個農場的糧食作物產量作為被解釋變量；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的解釋變量，農業從業人員數量作為人力資源要素指標的解釋變量，農用機械總動力和農業用電量作為技術要素指標的解釋變量，化肥用量、農藥用量、地膜用量作為資本要素指標的解釋變量[2-4]。各變量的描述性統計如表1所示。

表1各變量描述性統計

變量指標單位觀測值均值標準差最小值最大值 糧食作物產量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 農業從業人員數量X4人10443 040.113 003.82425 477461 542 農用機械總動力X5萬kW10946.07163.951 8671.61 137.5 農業用電量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 主成分分析法對糧食產量影響因素的分析

主成分分析法是一種把許多相關的原始數據指數轉換成若干指數的多項統計方法，它所產生的綜合指數叫作主分量[5]。本文以黑龍江墾區2010年—2019年的農業生產狀況為依據，選擇8個與黑龍江墾區農業生產相關的地理要素、生產投入要素的原始資料，利用SPSS軟件，運用主成分分析法對黑龍江墾區的糧食產量進行了評價。采用表1中選擇的8項數據統計指標X2～X8為自變量指標，并將其作為黑龍江墾區糧食產量的影響因素，得到各個因子的特征值和累計貢獻率如表2所示。

表2解釋總方差表

因子特征值方差方差貢獻率累計方差貢獻率 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的計算結果可以看出，第一主分量至第二主分量累計方差貢獻率為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、農用機械總動力、農業用電量、農藥用量，第二主成分主要由地膜用量構成。利用SPSS軟件分析，得出了第一主成分的方差貢獻率為57.66％，第二主成分的方差貢獻率為18.98％。通過定量分析，很容易得出：第一主成分的構成要素包括土地自然資源要素、技術要素、資本要素，第二主成分的主要因素是資本要素。各變量指標的相關性分析結果如表4所示。

表3主成分荷載矩陣

實際觀測指標變量指標主成分第一第二 耕地面積X20.986 9-0.052 0 糧食播種面積X30.981 80.125 3 農業從業人員數量X4-0.815 6-0.084 5 農用機械總動力X50.964 2-0.077 2 農業用電量X60.762 8-0.154 0 化肥用量X70.412 9-0.555 4 農藥用量X80.568 20.614 1 地膜用量X9-0.077 70.880 9

表4變量指標相關性

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量的兩個重要地理因子，在我國糧食生產中發揮著無可取代的作用，土地是人類最為基礎的糧食生產要素，是所有農業生產的基本保證，只有率先保證糧食生產用地，才能有效地提高糧食生產總量。其次是農用機械總動力及農業用電量，黑龍江省因為耕地面積廣大、人口較少，人均耕地面積大，土地集約化程度高，適宜于機械化、規模化、低勞動力的種植模式。因此，農用機械總動力、農業用電量的提高，表明了農業機械化程度的提高，農業生產現代化水平提高，同時也從側面反映了企業的規模化發展。最后是農藥用量，在因素相關性方面，農藥用量與糧食總產量之間存在著顯著的正相關關系，由表4可知，2010年—2019年黑龍江墾區糧食作物產量與農藥用量的相關系數為0.592 0，表明10年間農藥的使用對提高黑龍江墾區糧食產量起著重要作用。這與一般的研究和生產實際基本一致[6]。

第二主成分主要包括資本要素指標中的地膜用量。黑龍江墾區位于中國東北部，屬寒溫帶大陸性季風氣候，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，冷空氣活動頻繁，降溫較快[7]。此種氣候條件使得黑龍江墾區在農業生產上要求大量使用地膜來保護作物抵抗低溫。

通過以上主成分分析可知，當前黑龍江省的糧食生產展現出了一個良好的發展趨勢，近些年來糧食總生產率持續上漲，但是波動較大，可以看出農業自動化程度逐漸升高，農業人員數量開始降低，現代化農業水平得到了提高。隨著黑龍江省對農業生產的投入逐年遞增，農藥和化肥的使用得到了有效的控制。黑龍江省糧食生產的8個影響因素對糧食產量增長的影響及貢獻率測算結果顯示：正面因素對糧食增產的貢獻率大小表現為耕地面積＞糧食播種面積＞農用機械總動力＞農業用電量＞地膜用量＞農藥用量＞化肥用量；負面因素主要是農業從業人員數量。

3 建議和展望

3.1 建議

3.1.1 保護和提高耕地質量，穩定種糧面積

首先，政府要建立合理的、嚴格的、公開的管理體系，全面落實和貫徹國家頒布的《中華人民共和國土地管理法》《中華人民共和國農業法》等法律法規，保證法律法規的可執行性。制定嚴格保護耕地面積的相關法律制度，禁止一切農業用地性質的變化，限制城市用地的無尺度擴張，進一步控制招商引資浪費的土地資源，嚴格治理各種浪費土地的園區、開發區，以及企業非法拿地等行為[8]。其次，政府要切實保證耕地面積的最低紅線不可觸碰，耕地性質永不改變，防止土地質量下降，盡可能優化耕地質量。根據實際情況建立耕地質量的追蹤體系，利用現代技術保證耕地的質量是保證產量的關鍵。最后，政府要不斷地完善和健全監管體系，采用科學合理的施肥方式，盡可能地降低農藥殘留，大量使用清潔能源，有針對性地降低病蟲害發生的概率。

3.1.2 合理控制農業從業人員規模

黑龍江墾區農業人口比例與糧食產量有很大的相關性，打破了過去以勞動力為主要糧食生產投入的觀念。因此，建議墾區繼續實行糧食生產規模化、集約化，減少從事農業生產的人數。要加快實施鄉村振興戰略，強化農業技術培訓，增強農民的自身素質和能力，培育新時代專業農民，要不斷推進農業現代化，提高農業生產效率，確保農民收入增加。

3.1.3 繼續提高農業機械化水平

黑龍江松嫩平原、三江平原是我國重要的糧食產地，耕地面積大，適宜機械化、規模化、產業化生產。鑒于黑龍江省的實際情況、農業機械作業的規模效應、農業勞動力比例的變動，建議大力發展農機作業服務業，通過勞動力產業化和分工細化，促進整體科技進步，提高農業生產效率，解放多余勞動力，實現增值。

3.1.4 注重糧食生產投入物質資料質量

近期，化肥使用仍然是提高糧食產量的重要推動力，但過量使用化肥會造成土壤板結、酸化、鹽堿化等問題，也會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，糧食品質下降。建議相關部門加強宣傳和引導，使廣大農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、優化施肥條件，增加有機肥、微肥、生物菌肥的施用。此外關于覆膜的應用，在糧食生產中要合理使用可生物降解的農膜，以減輕環境污染為前提，有效提高糧食產量。

3.2 展望

本文對黑龍江墾區糧食產量的影響因素進行了分析和討論，包括糧食播種面積、農用機械總動力、化肥用量等等，希望能為黑龍江墾區糧食產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狀況及各因子的影響機制，還需要綜合黑龍江省自然、經濟、社會條件，尤其要從光溫、土壤性質、政策效應、整治工程實施、農民教育水平等幾個方面進行分析。

[1]張敏.黑龍江墾區農業生產效率及其影響因素研究[D].哈爾濱:東北林業大學,2019.

[2]韓群柱,馮起,高海東,等.基于主成分分析的關中地區農業糧食生產變化的影響因素研究[J].干旱區地理,2020,43(2):474-480.

[3]吳國權.湖南省糧食生產時空格局演變及影響因素分析[J].科技和產業,2020,20(11):120-125.

[4]段其政,田佳辰.黑龍江省糧食產量的影響因素分析[J].糧食科技與經濟,2020,45(12):52-55.

[5]劉浩然,吳克寧,宋文,等.黑龍江糧食產能及其影響因素研究[J].中國農業資源與區劃,2019,40(7):164-170.

[6]王曉玲,孔思琪.新時代背景下黑龍江省糧食產量影響因素研究[J].商業經濟,2020(2):6-7,167.

[7]杜國明,劉彥隨,劉閣.黑龍江省近30年來糧食生產變化及增產因素分析[J].農業現代化研究,2014,35(5):519-524.

[8]武丹.1995—2015年湖南省糧食產量變化影響因素分析[J].農技服務,2020,37(5):108-109,112.

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，研究方向為農業管理。