趙玉姝 焦源 高強

摘要：分析近年來山東省有關糧食產量變化及其影響因子的相關資料，利用灰色關聯(lián)分析法和線性回歸模型，從單位面積產量、農機總動力、播種面積、財政支農支出比重等指標進行對比研究。2種模型的輸出結果基本反映了各項指標對山東省糧食產量的影響程度，其中有效灌溉面積、化肥使用量、鄉(xiāng)村勞動力、單位面積產量是影響山東省糧食產量的主要因素。

關鍵詞：糧食產量；灰色關聯(lián)分析法；多元線性回歸分析

中圖分類號：F326.11 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2015）07-0479-03

“民以食為天”，在經濟高速發(fā)展、全球人口迅猛增加的今天，糧食問題更加受到人們的關注。我國是農業(yè)大國，糧食產量不僅關乎人民生活發(fā)展，而且影響整個社會的長治久安。由于地域因素、氣候條件存在差異，我國各地區(qū)糧食產量的主要影響因素也不盡相同。我國西南地區(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)土地沙化嚴重，降水量少，該地區(qū)糧食產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)多以糧食單產為主要影響因素[3]；長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15.67萬km2，其中糧食耕地面積701.43萬hm2。山東省糧食種植歷史悠久，是我國主要的糧食產區(qū)。2013年，山東省糧食總產量為53 163 019 t，占全國糧食總產量的9.03%。本研究探討影響山東省糧食產量的各項因素，找出主要影響因子，旨在為確保我國糧食安全提供依據。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據來源

依據數(shù)學模型建立科學、數(shù)據來源可靠等原則，采用1996—2013年山東省糧食單產、鄉(xiāng)村勞動力、有效灌溉面積、年末實有耕地面積、播種面積、農機總動力、農村用電量、化肥使用量、受災面積、復種指數(shù)、農藥使用量等12項指標。各項數(shù)據來源于《山東省農業(yè)統(tǒng)計年鑒》《山東省統(tǒng)計年鑒》《中國統(tǒng)計年鑒》。為了計算方便，本研究所有數(shù)據都已經過標準化處理。

1.2 方法

1.2.1 灰色關聯(lián)動態(tài)分析的數(shù)理模型

給出相關原始數(shù)據。設參考數(shù)據列為X0（t）=[X0（1），X0（2），…，X0（n）]，本研究將糧食總產量作為參考數(shù)據列X0（n=14）。

m個比較數(shù)據列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）

對原始數(shù)據（變量）進行無量綱化處理。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)據列的平均值），得到m+1新數(shù)列Y0，Y1，Y2，…，Ym。

灰色關聯(lián)系數(shù)計算公式如下：

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。

計算關聯(lián)度，并對ri值進行排序，計算公式為：

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量的函數(shù)表達式。實際分析前須要對回歸方程進行顯著性檢驗，對模型中糧食產量與各影響因素之間的線性關系總體是否顯著成立作出推斷。構造統(tǒng)計量函數(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)計量F的數(shù)值，通過F>Fα（k，n-k-1），則該回歸模型有意義。

2 結果與分析

2.1 灰色關聯(lián)分析

首先挑選出影響山東省糧食產量的12項因子，依據模型中的公式，依次計算得到各因子的關聯(lián)系數(shù)并排序。X1為單位面積產量，X2為鄉(xiāng)村勞動力，X3為有效灌溉面積，X4為年末實有耕地面積，X5為播種面積，X6為農機總動力，X7為農村用電量，X8為化肥使用量，X9為受災面積，X10為財政支農支出比重，X11為復種指數(shù)，X12為農藥使用量。計算結果見表1。

由表1可知，影響山東省糧食產量的12項因子中，排序依次為：單位面積產量、化肥使用量、鄉(xiāng)村勞動力、有效灌溉面積、年末實有耕地面積、農藥使用量、播種面積、復種指數(shù)、財政支農支出比重、農機總動力、農村用電量、受災面積。其中單位面積產量是首要因素，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量顯得尤為重要。為保證山東省糧食產量連續(xù)增長，實現(xiàn)“十二五”總體目標，大幅提高糧食單產是關鍵所在。近幾年，化肥的使用對山東省糧食增產起到了積極作用，尤其是氮肥的使用量平均每年增長約7%。但我們應當清醒地認識到，山東省土地化肥使用總量過高，許多農民患上了“化肥依賴癥”，部分地區(qū)開始出現(xiàn)土壤肥力下降、糧食減產等不良后果，影響了山東省糧食的可持續(xù)發(fā)展。勞動力是糧食增產最基本的因素，截至2013年底，山東省鄉(xiāng)村勞動力約4 890萬人，同2012年基本持平。因此，合理有效的勞動力投入是實現(xiàn)糧食增長的必要條件。近3年來，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，由原來的“種糧”變?yōu)榱爽F(xiàn)在的“種房”。土地面積銳減不但直接導致糧食產量減少，而且糧食種植區(qū)域逐步擴展到了農業(yè)生產先天稟賦并不是很優(yōu)越的地區(qū)，造成了土地資源嚴重浪費。農藥使用量、農機總動力、農村用電量對糧食總產量的直接影響不大，但有效灌溉面積對糧食產量的間接影響較大。復種指數(shù)是作物播種面積和耕地總面積的比值，是影響一個地區(qū)糧食產量的重要因素。依據山東省人口多、耕地面積相對較少的特點，因地制宜地提高復種指數(shù)是挖掘耕地利用潛力、提高糧食總產量的有效途徑。財政支農比重是保證糧食產量的物質基礎，山東省政府采用培育農業(yè)特色產業(yè)和對農直接補貼等方式，加大農業(yè)扶持力度，確保省財政支農比重、絕對數(shù)額連續(xù)增長，為提高山東省糧食綜合生產能力提供了有力支持。受災面積在影響糧食產量方面的作用較為明顯，由于全球氣候變化異常，導致山東省氣象災害頻發(fā)，農作物受災面積不斷增加。以2008年為例，山東省受災面積占總耕地面積的9.68%，因此合理有效地控制糧食受災面積是實現(xiàn)糧食增產的前提。

2.2 多元線性回歸分析

本研究從農業(yè)生產管理角度將上述12項影響因子分成2類，即可控因素、不可控因素。其中鄉(xiāng)村勞動力、有效灌溉面積、農機總動力、農村用電量、化肥使用量、財政支農支出比重歸為可控因素，對于這類因素可以在農業(yè)生產過程中有計劃、分步驟實施調控。其他因素受自然條件等突發(fā)性影響較大，難以進行有效控制，因而將其歸為不可控因素?；疑P聯(lián)分析結果表明，可控因素在影響山東省糧食產量方面起主導作用。因此，有必要對各項可控因素進行進一步的回歸分析。

依據灰色關聯(lián)分析，選取各項可控因素鄉(xiāng)村勞動力（L）、有效灌溉面積（X）、農機總動力（D）、農村用電量（E）、化肥使用量（H）、財政支農支出比重（R）作為糧食總產量（Y）的解釋變量進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。

通過該線性回歸方程可以看出，各因素影響糧食產量的排列順序為：鄉(xiāng)村勞動力（L）、化肥使用量（H）、有效灌溉面積（X）、財政支農支出比重（R）、農機總動力（D）、農村用電量（E）。其中化肥使用量、鄉(xiāng)村勞動力、有效灌溉面積對糧食產量的影響較大且呈正比例增長關系，即隨著這3種因素的增加，糧食產量不斷提高；財政支農支出比重、農機總動力、農村用電量相較前3種因素而言，對糧食產量的影響有限，作用較小。

對多元線性回歸函數(shù)進行方程顯著性的F檢驗，假定顯著性水平α=0.1，自由度為（6，7）時得Fα=2.83，利用公式（4）求得F=2.95，顯然F> Fα，方程檢驗通過。

值得注意的是，山東省財政支農比重對糧食產量的影響較小且呈反比例增長關系。原因包括以下幾個方面：首先山東省財政對農業(yè)投入力度較小，總體上制約了資金投入對糧食產量的作用。其次，財政支農項目中主要包括農業(yè)科技支出、基礎設施建設支出、農業(yè)救濟費、生產性支出、事業(yè)費等，其中農業(yè)科技支出的邊際產出效應最高，也就是說，農業(yè)科技要素投入對糧食產量的貢獻率最大。事實上山東省農業(yè)科技投入費用占財政用于支農總額的比重過低。以2009年為例，山東省財政支農總額為3 693 489萬元，農業(yè)科技三項費用是554 023萬元，僅占總額的15%左右，甚至低于農業(yè)救濟費，投入力度明顯偏小，說明科技投入對糧食產量的影響有限。再次，山東省財政支農政策受宏觀經濟政策，尤其是財政政策的調整影響較大，隨著國家財政政策的緊縮和擴張而上下波動。另外，財政支農與糧食產量呈反比例增長的現(xiàn)象可以解釋為農業(yè)科技要素投入、農村基礎設施建設等同屬于投資周期長、費用高的項目支出，短時期內很難促進糧食產量大幅提升，甚至出現(xiàn)一段時期內雖然財政支農的支出增加但實際產量下降的情況。

從灰色關聯(lián)分析、多元線性回歸分析2種模型的輸出結果上看，鄉(xiāng)村勞動力、化肥使用量、有效灌溉面積是山東省糧食生產的主要影響因素，只是重要性的排序有所不同，原因在于后種方法無法完全反映各因素及整體之間的相互關系，加上本研究數(shù)據樣本容量有限，使用線性回歸模型分析出的結果與實際情況存在一定差距。現(xiàn)階段山東省糧食生產過程中存在過多依賴鄉(xiāng)村勞動力、化肥等問題，對以農業(yè)科技研發(fā)投入為主要內容的財政支農投入較少，農業(yè)科技含量明顯不足。糧食單位面積產量作為較為復雜的影響因子，受到社會因素、自然因素、土壤結構、糧食作物選擇及自然災害等各因素的制約，因此沒有對糧食單產做進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量歷年波動幅度的時間序列與糧食總產量的波動幅度呈高度相關性，是影響糧食總產量的重要因素。

3 結論

3.1 加大科技投入，依靠科技進步，提高糧食產量

面對山東省耕地面積不斷減少的現(xiàn)狀，利用科學技術有效提高單位面積產量成為提高糧食產量的關鍵。利用互聯(lián)網，建立行政性農業(yè)技術創(chuàng)新網、新興農業(yè)技術推廣網、農產品市場信息網等多元信息網絡平臺，使糧食作物從產供銷3方面得到保證。根據全省各地實際情況，因地制宜地培育引進具有自主知識產權的高產、優(yōu)質、多抗、廣適的優(yōu)良品種，大力開展各類新品種的推廣和示范，建立健全農作物良種繁殖基地。同時，政府應抓好良種推廣補貼項目的實施，加大惠農力度。不斷發(fā)展優(yōu)質高產栽培技術、配套節(jié)水技術、滴灌噴灌技術，提高水資源利用率，擴大灌溉面積。做好間作套種、地膜覆蓋等技術的引進、試驗、示范、推廣工作，提高復種指數(shù)，全面提高糧食作物產量。著重培養(yǎng)農業(yè)勞動者科學種田的意識，提高農技水平。同時合理調整農村勞動力結構，減輕糧食生產對勞動力的過度依賴。

3.2 切實保護糧食播種面積，確保耕地總量動態(tài)平衡

1996—2013年，山東省糧食播種面積共減少110.15萬hm2，平均每年減少近7.90萬hm2。隨著城市化、工業(yè)化的不斷發(fā)展，非農業(yè)建設用地面積將持續(xù)增加，耕地增加潛力相對有限。因此，大力保護糧食耕地面積、播種面積成為實現(xiàn)糧食增產、保證糧食安全的首要因素。各地政府應嚴格貫徹落實耕地保護政策，嚴厲打擊侵占農田、水利建設等行為。建立農田保護區(qū)，將農田保護納入到法律框架之內。在全省范圍內建立耕地面積總量監(jiān)控評價體系，實現(xiàn)耕地總量動態(tài)平衡。

3.3 合理施肥，平衡施肥

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

3.4 加強糧食生產能力建設，改善農田生產條件

山東省農業(yè)氣象災害頻發(fā)，干旱更是導致部分地區(qū)糧食連年欠收，嚴重影響糧食產量、社會供給。因此，必須加強以農田水利為基礎的農業(yè)基礎設施建設，各地區(qū)依據實際情況修建水庫，增加區(qū)域蓄水抗洪能力，改善耕地生產條件，最終達到防災減災的目的。

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