趙玉姝 焦源 高強(qiáng)

摘要：分析近年來(lái)山東省有關(guān)糧食產(chǎn)量變化及其影響因子的相關(guān)資料，利用灰色關(guān)聯(lián)分析法和線性回歸模型，從單位面積產(chǎn)量、農(nóng)機(jī)總動(dòng)力、播種面積、財(cái)政支農(nóng)支出比重等指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比研究。2種模型的輸出結(jié)果基本反映了各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)山東省糧食產(chǎn)量的影響程度，其中有效灌溉面積、化肥使用量、鄉(xiāng)村勞動(dòng)力、單位面積產(chǎn)量是影響山東省糧食產(chǎn)量的主要因素。

關(guān)鍵詞：糧食產(chǎn)量；灰色關(guān)聯(lián)分析法；多元線性回歸分析

中圖分類號(hào)：F326.11 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2015）07-0479-03

“民以食為天”，在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展、全球人口迅猛增加的今天，糧食問(wèn)題更加受到人們的關(guān)注。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，糧食產(chǎn)量不僅關(guān)乎人民生活發(fā)展，而且影響整個(gè)社會(huì)的長(zhǎng)治久安。由于地域因素、氣候條件存在差異，我國(guó)各地區(qū)糧食產(chǎn)量的主要影響因素也不盡相同。我國(guó)西南地區(qū)土壤較為貧瘠，降水量較為豐富，因此該地區(qū)糧食產(chǎn)量的主要影響因素是化肥使用量、播種面積[1]；西北地區(qū)土地沙化嚴(yán)重，降水量少，該地區(qū)糧食產(chǎn)量的主要影響因素為有效灌溉面積、氮肥使用量[2]；河北地區(qū)多以糧食單產(chǎn)為主要影響因素[3]；長(zhǎng)江流域以糧食播種面積為主要影響因素[4-6]。山東省地處華北平原東部，陸地面積達(dá)15.67萬(wàn)km2，其中糧食耕地面積701.43萬(wàn)hm2。山東省糧食種植歷史悠久，是我國(guó)主要的糧食產(chǎn)區(qū)。2013年，山東省糧食總產(chǎn)量為53 163 019 t，占全國(guó)糧食總產(chǎn)量的9.03%。本研究探討影響山東省糧食產(chǎn)量的各項(xiàng)因素，找出主要影響因子，旨在為確保我國(guó)糧食安全提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

依據(jù)數(shù)學(xué)模型建立科學(xué)、數(shù)據(jù)來(lái)源可靠等原則，采用1996—2013年山東省糧食單產(chǎn)、鄉(xiāng)村勞動(dòng)力、有效灌溉面積、年末實(shí)有耕地面積、播種面積、農(nóng)機(jī)總動(dòng)力、農(nóng)村用電量、化肥使用量、受災(zāi)面積、復(fù)種指數(shù)、農(nóng)藥使用量等12項(xiàng)指標(biāo)。各項(xiàng)數(shù)據(jù)來(lái)源于《山東省農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》《山東省統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》。為了計(jì)算方便，本研究所有數(shù)據(jù)都已經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理。

1.2 方法

1.2.1 灰色關(guān)聯(lián)動(dòng)態(tài)分析的數(shù)理模型

給出相關(guān)原始數(shù)據(jù)。設(shè)參考數(shù)據(jù)列為X0（t）=[X0（1），X0（2），…，X0（n）]，本研究將糧食總產(chǎn)量作為參考數(shù)據(jù)列X0（n=14）。

m個(gè)比較數(shù)據(jù)列X1，X2，X3，…，Xm 為：

X1（t）=[X1（1），X1（2），…，X1（n）]；

X2（t）=[X2（1），X2（2），…，X2（n）]；

Xm（t）=[Xm（1），Xm（2），…，Xm（n）]（m=12）。（1）

對(duì)原始數(shù)據(jù)（變量）進(jìn)行無(wú)量綱化處理。本研究采用均值化處理，即Yi（t）=Xi（t）Xii=0，1，2，…，m；t=1，2，…，n（式中Xi為各數(shù)據(jù)列的平均值），得到m+1新數(shù)列Y0，Y1，Y2，…，Ym。

灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算公式如下：

Li（t）=minimink|Y0（t）-Yi（t）|+ρmaximaxk|Y0（t）-Yi（t）||Y0（t）-Yi（t）|+ρmaximaxk|Y0（t）-Yi（t）|。（2）

式中：ρ為分辨系數(shù)，取ρ=0.5。

計(jì)算關(guān)聯(lián)度，并對(duì)ri值進(jìn)行排序，計(jì)算公式為：

ri=1N∑Nt=1Li（t）。（3）

1.2.2 多元線性回歸模型 建立多元線性回歸模型：

Y=b0+b1X1+b2X2+…+bnXn。

依據(jù)最小二乘法原則，求得回歸模型中的各回歸系數(shù)，并得到各影響因素與糧食產(chǎn)量的函數(shù)表達(dá)式。實(shí)際分析前須要對(duì)回歸方程進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，對(duì)模型中糧食產(chǎn)量與各影響因素之間的線性關(guān)系總體是否顯著成立作出推斷。構(gòu)造統(tǒng)計(jì)量函數(shù)F，使得：

F=ESS/kRSS/（n-k-1）（4）

服從自由度為（k，n-k-1）的F分布。其中ESS表示回歸平方和；RSS為剩余平方和。

在給定顯著性水平α下，可得到臨界值Fα（k，n-k-1），由樣本求出統(tǒng)計(jì)量F的數(shù)值，通過(guò)F>Fα（k，n-k-1），則該回歸模型有意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 灰色關(guān)聯(lián)分析

首先挑選出影響山東省糧食產(chǎn)量的12項(xiàng)因子，依據(jù)模型中的公式，依次計(jì)算得到各因子的關(guān)聯(lián)系數(shù)并排序。X1為單位面積產(chǎn)量，X2為鄉(xiāng)村勞動(dòng)力，X3為有效灌溉面積，X4為年末實(shí)有耕地面積，X5為播種面積，X6為農(nóng)機(jī)總動(dòng)力，X7為農(nóng)村用電量，X8為化肥使用量，X9為受災(zāi)面積，X10為財(cái)政支農(nóng)支出比重，X11為復(fù)種指數(shù)，X12為農(nóng)藥使用量。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可知，影響山東省糧食產(chǎn)量的12項(xiàng)因子中，排序依次為：?jiǎn)挝幻娣e產(chǎn)量、化肥使用量、鄉(xiāng)村勞動(dòng)力、有效灌溉面積、年末實(shí)有耕地面積、農(nóng)藥使用量、播種面積、復(fù)種指數(shù)、財(cái)政支農(nóng)支出比重、農(nóng)機(jī)總動(dòng)力、農(nóng)村用電量、受災(zāi)面積。其中單位面積產(chǎn)量是首要因素，在城市化不斷發(fā)展、耕地資源日益緊張的今天，提高糧食單位面積產(chǎn)量顯得尤為重要。為保證山東省糧食產(chǎn)量連續(xù)增長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)“十二五”總體目標(biāo)，大幅提高糧食單產(chǎn)是關(guān)鍵所在。近幾年，化肥的使用對(duì)山東省糧食增產(chǎn)起到了積極作用，尤其是氮肥的使用量平均每年增長(zhǎng)約7%。但我們應(yīng)當(dāng)清醒地認(rèn)識(shí)到，山東省土地化肥使用總量過(guò)高，許多農(nóng)民患上了“化肥依賴癥”，部分地區(qū)開(kāi)始出現(xiàn)土壤肥力下降、糧食減產(chǎn)等不良后果，影響了山東省糧食的可持續(xù)發(fā)展。勞動(dòng)力是糧食增產(chǎn)最基本的因素，截至2013年底，山東省鄉(xiāng)村勞動(dòng)力約4 890萬(wàn)人，同2012年基本持平。因此，合理有效的勞動(dòng)力投入是實(shí)現(xiàn)糧食增長(zhǎng)的必要條件。近3年來(lái)，山東省降水量普遍減少，干旱土地面積不斷增加，因此，有效灌溉面積成為糧食產(chǎn)量能否增加的重要因素。在城市化、現(xiàn)代化高速發(fā)展的今天，耕地面積大量減少，城市周邊的土地被大量占用，由原來(lái)的“種糧”變?yōu)榱爽F(xiàn)在的“種房”。土地面積銳減不但直接導(dǎo)致糧食產(chǎn)量減少，而且糧食種植區(qū)域逐步擴(kuò)展到了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)先天稟賦并不是很優(yōu)越的地區(qū)，造成了土地資源嚴(yán)重浪費(fèi)。農(nóng)藥使用量、農(nóng)機(jī)總動(dòng)力、農(nóng)村用電量對(duì)糧食總產(chǎn)量的直接影響不大，但有效灌溉面積對(duì)糧食產(chǎn)量的間接影響較大。復(fù)種指數(shù)是作物播種面積和耕地總面積的比值，是影響一個(gè)地區(qū)糧食產(chǎn)量的重要因素。依據(jù)山東省人口多、耕地面積相對(duì)較少的特點(diǎn)，因地制宜地提高復(fù)種指數(shù)是挖掘耕地利用潛力、提高糧食總產(chǎn)量的有效途徑。財(cái)政支農(nóng)比重是保證糧食產(chǎn)量的物質(zhì)基礎(chǔ)，山東省政府采用培育農(nóng)業(yè)特色產(chǎn)業(yè)和對(duì)農(nóng)直接補(bǔ)貼等方式，加大農(nóng)業(yè)扶持力度，確保省財(cái)政支農(nóng)比重、絕對(duì)數(shù)額連續(xù)增長(zhǎng)，為提高山東省糧食綜合生產(chǎn)能力提供了有力支持。受災(zāi)面積在影響糧食產(chǎn)量方面的作用較為明顯，由于全球氣候變化異常，導(dǎo)致山東省氣象災(zāi)害頻發(fā)，農(nóng)作物受災(zāi)面積不斷增加。以2008年為例，山東省受災(zāi)面積占總耕地面積的9.68%，因此合理有效地控制糧食受災(zāi)面積是實(shí)現(xiàn)糧食增產(chǎn)的前提。

2.2 多元線性回歸分析

本研究從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理角度將上述12項(xiàng)影響因子分成2類，即可控因素、不可控因素。其中鄉(xiāng)村勞動(dòng)力、有效灌溉面積、農(nóng)機(jī)總動(dòng)力、農(nóng)村用電量、化肥使用量、財(cái)政支農(nóng)支出比重歸為可控因素，對(duì)于這類因素可以在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中有計(jì)劃、分步驟實(shí)施調(diào)控。其他因素受自然條件等突發(fā)性影響較大，難以進(jìn)行有效控制，因而將其歸為不可控因素?；疑P(guān)聯(lián)分析結(jié)果表明，可控因素在影響山東省糧食產(chǎn)量方面起主導(dǎo)作用。因此，有必要對(duì)各項(xiàng)可控因素進(jìn)行進(jìn)一步的回歸分析。

依據(jù)灰色關(guān)聯(lián)分析，選取各項(xiàng)可控因素鄉(xiāng)村勞動(dòng)力（L）、有效灌溉面積（X）、農(nóng)機(jī)總動(dòng)力（D）、農(nóng)村用電量（E）、化肥使用量（H）、財(cái)政支農(nóng)支出比重（R）作為糧食總產(chǎn)量（Y）的解釋變量進(jìn)行多元線性回歸分析。利用最小二乘法，求得線性回歸方程為：

Y=0.944 5L+0.598 8X+0.124 0D-0.103 0E+0.867 3H-0.212 8R。

通過(guò)該線性回歸方程可以看出，各因素影響糧食產(chǎn)量的排列順序?yàn)椋亨l(xiāng)村勞動(dòng)力（L）、化肥使用量（H）、有效灌溉面積（X）、財(cái)政支農(nóng)支出比重（R）、農(nóng)機(jī)總動(dòng)力（D）、農(nóng)村用電量（E）。其中化肥使用量、鄉(xiāng)村勞動(dòng)力、有效灌溉面積對(duì)糧食產(chǎn)量的影響較大且呈正比例增長(zhǎng)關(guān)系，即隨著這3種因素的增加，糧食產(chǎn)量不斷提高；財(cái)政支農(nóng)支出比重、農(nóng)機(jī)總動(dòng)力、農(nóng)村用電量相較前3種因素而言，對(duì)糧食產(chǎn)量的影響有限，作用較小。

對(duì)多元線性回歸函數(shù)進(jìn)行方程顯著性的F檢驗(yàn)，假定顯著性水平α=0.1，自由度為（6，7）時(shí)得Fα=2.83，利用公式（4）求得F=2.95，顯然F> Fα，方程檢驗(yàn)通過(guò)。

值得注意的是，山東省財(cái)政支農(nóng)比重對(duì)糧食產(chǎn)量的影響較小且呈反比例增長(zhǎng)關(guān)系。原因包括以下幾個(gè)方面：首先山東省財(cái)政對(duì)農(nóng)業(yè)投入力度較小，總體上制約了資金投入對(duì)糧食產(chǎn)量的作用。其次，財(cái)政支農(nóng)項(xiàng)目中主要包括農(nóng)業(yè)科技支出、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)支出、農(nóng)業(yè)救濟(jì)費(fèi)、生產(chǎn)性支出、事業(yè)費(fèi)等，其中農(nóng)業(yè)科技支出的邊際產(chǎn)出效應(yīng)最高，也就是說(shuō)，農(nóng)業(yè)科技要素投入對(duì)糧食產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率最大。事實(shí)上山東省農(nóng)業(yè)科技投入費(fèi)用占財(cái)政用于支農(nóng)總額的比重過(guò)低。以2009年為例，山東省財(cái)政支農(nóng)總額為3 693 489萬(wàn)元，農(nóng)業(yè)科技三項(xiàng)費(fèi)用是554 023萬(wàn)元，僅占總額的15%左右，甚至低于農(nóng)業(yè)救濟(jì)費(fèi)，投入力度明顯偏小，說(shuō)明科技投入對(duì)糧食產(chǎn)量的影響有限。再次，山東省財(cái)政支農(nóng)政策受宏觀經(jīng)濟(jì)政策，尤其是財(cái)政政策的調(diào)整影響較大，隨著國(guó)家財(cái)政政策的緊縮和擴(kuò)張而上下波動(dòng)。另外，財(cái)政支農(nóng)與糧食產(chǎn)量呈反比例增長(zhǎng)的現(xiàn)象可以解釋為農(nóng)業(yè)科技要素投入、農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等同屬于投資周期長(zhǎng)、費(fèi)用高的項(xiàng)目支出，短時(shí)期內(nèi)很難促進(jìn)糧食產(chǎn)量大幅提升，甚至出現(xiàn)一段時(shí)期內(nèi)雖然財(cái)政支農(nóng)的支出增加但實(shí)際產(chǎn)量下降的情況。

從灰色關(guān)聯(lián)分析、多元線性回歸分析2種模型的輸出結(jié)果上看，鄉(xiāng)村勞動(dòng)力、化肥使用量、有效灌溉面積是山東省糧食生產(chǎn)的主要影響因素，只是重要性的排序有所不同，原因在于后種方法無(wú)法完全反映各因素及整體之間的相互關(guān)系，加上本研究數(shù)據(jù)樣本容量有限，使用線性回歸模型分析出的結(jié)果與實(shí)際情況存在一定差距?，F(xiàn)階段山東省糧食生產(chǎn)過(guò)程中存在過(guò)多依賴鄉(xiāng)村勞動(dòng)力、化肥等問(wèn)題，對(duì)以農(nóng)業(yè)科技研發(fā)投入為主要內(nèi)容的財(cái)政支農(nóng)投入較少，農(nóng)業(yè)科技含量明顯不足。糧食單位面積產(chǎn)量作為較為復(fù)雜的影響因子，受到社會(huì)因素、自然因素、土壤結(jié)構(gòu)、糧食作物選擇及自然災(zāi)害等各因素的制約，因此沒(méi)有對(duì)糧食單產(chǎn)做進(jìn)一步的線性回歸分析。但不能忽視的是山東省糧食單位面積產(chǎn)量歷年波動(dòng)幅度的時(shí)間序列與糧食總產(chǎn)量的波動(dòng)幅度呈高度相關(guān)性，是影響糧食總產(chǎn)量的重要因素。

3 結(jié)論

3.1 加大科技投入，依靠科技進(jìn)步，提高糧食產(chǎn)量

面對(duì)山東省耕地面積不斷減少的現(xiàn)狀，利用科學(xué)技術(shù)有效提高單位面積產(chǎn)量成為提高糧食產(chǎn)量的關(guān)鍵。利用互聯(lián)網(wǎng)，建立行政性農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新網(wǎng)、新興農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣網(wǎng)、農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)信息網(wǎng)等多元信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，使糧食作物從產(chǎn)供銷3方面得到保證。根據(jù)全省各地實(shí)際情況，因地制宜地培育引進(jìn)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗、廣適的優(yōu)良品種，大力開(kāi)展各類新品種的推廣和示范，建立健全農(nóng)作物良種繁殖基地。同時(shí)，政府應(yīng)抓好良種推廣補(bǔ)貼項(xiàng)目的實(shí)施，加大惠農(nóng)力度。不斷發(fā)展優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培技術(shù)、配套節(jié)水技術(shù)、滴灌噴灌技術(shù)，提高水資源利用率，擴(kuò)大灌溉面積。做好間作套種、地膜覆蓋等技術(shù)的引進(jìn)、試驗(yàn)、示范、推廣工作，提高復(fù)種指數(shù)，全面提高糧食作物產(chǎn)量。著重培養(yǎng)農(nóng)業(yè)勞動(dòng)者科學(xué)種田的意識(shí)，提高農(nóng)技水平。同時(shí)合理調(diào)整農(nóng)村勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)，減輕糧食生產(chǎn)對(duì)勞動(dòng)力的過(guò)度依賴。

3.2 切實(shí)保護(hù)糧食播種面積，確保耕地總量動(dòng)態(tài)平衡

1996—2013年，山東省糧食播種面積共減少110.15萬(wàn)hm2，平均每年減少近7.90萬(wàn)hm2。隨著城市化、工業(yè)化的不斷發(fā)展，非農(nóng)業(yè)建設(shè)用地面積將持續(xù)增加，耕地增加潛力相對(duì)有限。因此，大力保護(hù)糧食耕地面積、播種面積成為實(shí)現(xiàn)糧食增產(chǎn)、保證糧食安全的首要因素。各地政府應(yīng)嚴(yán)格貫徹落實(shí)耕地保護(hù)政策，嚴(yán)厲打擊侵占農(nóng)田、水利建設(shè)等行為。建立農(nóng)田保護(hù)區(qū)，將農(nóng)田保護(hù)納入到法律框架之內(nèi)。在全省范圍內(nèi)建立耕地面積總量監(jiān)控評(píng)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)耕地總量動(dòng)態(tài)平衡。

3.3 合理施肥，平衡施肥

化肥在提高糧食產(chǎn)量方面發(fā)揮著重要的作用，有效、合理、科學(xué)是施肥的基本原則。目前化肥使用過(guò)程中存在許多問(wèn)題。一些地區(qū)過(guò)度施用化肥，造成化肥邊際效能下降，土地有機(jī)、無(wú)機(jī)養(yǎng)分比例失調(diào)，導(dǎo)致土壤肥力下降。部分地區(qū)使用的化肥元素單一且多為人工播撒，導(dǎo)致化肥使用率極低，不但造成大量浪費(fèi)而且降低了投入產(chǎn)出率，最終影響糧食產(chǎn)量的提高。為此，應(yīng)大力推廣有機(jī)生態(tài)肥，減少化肥施用量，逐步建立農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)。

3.4 加強(qiáng)糧食生產(chǎn)能力建設(shè)，改善農(nóng)田生產(chǎn)條件

山東省農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害頻發(fā)，干旱更是導(dǎo)致部分地區(qū)糧食連年欠收，嚴(yán)重影響糧食產(chǎn)量、社會(huì)供給。因此，必須加強(qiáng)以農(nóng)田水利為基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，各地區(qū)依據(jù)實(shí)際情況修建水庫(kù)，增加區(qū)域蓄水抗洪能力，改善耕地生產(chǎn)條件，最終達(dá)到防災(zāi)減災(zāi)的目的。

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