基于GPCA 的潍坊市农业竞争力提升路径及时空演变实证分析

李万斌，郭瑾瑜，黄 钰，崔茂森

（青岛农业大学经济管理学院（合作社学院），山东 青岛 266109）

农业发展关乎国家安全，提高农业竞争力是推动经济稳步提升的必然选择。中国是农业大国，农业生产活动在极大程度上助推了第二三产业的发展。然而中国农业发展仍面临巨大挑战：国际方面，政治格局动荡，贸易保护、绿色壁垒对农产品质量提出更高要求，疫情导致进出口形势日趋紧张；国内方面，农业面源污染不断加剧，人口基数大并处于不断增长状态，供需矛盾日益突出［1］。新时代给中国农业发展提出了新要求，要想解决现实问题，必须坚持高农业竞争力。

历年中央一号文件曾多次指出：“以提升农业质量效益和竞争力为目标，大力发展农业产业”“提高农产品国际竞争力”“提高农业创新力、竞争力和全要素生产率，加快实现由农业大国向农业强国转变”。“农业竞争力”作为战略要求，曾被国家多次强调于官方文件中，其重要性不言而喻。而历年来众多学者在农业竞争力的研究方面也硕果累累。任永泰等［2］利用3 种客观赋权方法改进级差最大化组合赋权模型，对2017 年黑龙江省13 个地市的农业竞争力进行分析排序，认为提高科技水平是提升黑龙江省农业竞争力的首要举措。张应武等［3］利用动态因子分析法对海南省农业竞争力进行研究，并对中国30 个省（市、自治区）进行农业竞争力的对比排序，得出海南省全面提升农业产业竞争力的举措。郑军等［4］运用层次分析法构建生态农业竞争力评价指标体系，共确定 5 个 1 级指标、22 个 2 级指标和 66 个 3级指标，提出了提升和打造生态农业竞争力的对策及建议。张广来等［5］、王晓蓉［6］、张磊等［7］均采用主成分分析法，构建合理的指标体系，分别就中国林业、山东省区域农业以及江苏省区域农业面板数据进行分析，得出竞争力得分排名的变化，并为研究对象下一步发展提供有力的理论指导。吴孔明等［1］基于新阶段的农业产业竞争力观，构建全新指标，并提出了保障重要农产品稳定供应、拓展农业产业增值空间、推动经营主体与服务主体现代化、提升国际农业合作话语权、推动农业科技优先发展五大举措。

基于近两年山东省潍坊市跌落农业产值第一、发展也渐入瓶颈的客观事实，从内部提高潍坊市的农业竞争力，增强其农业发展的内生动力，是目前迫切需要解决的问题。因此，本研究选择了山东省潍坊市，采用全局主成分分析法进行实证分析，并探究其空间演变规律，以期为潍坊市及同类城市加速农业发展步伐提供理论建议。

1 研究方法

1.1 研究对象概况及数据来源

潍坊市位于山东半岛中部地区，总面积为16 167.24 km2，地处东经 118°24′～120°24′，北纬 35°24′～37°24′，属温带季风气候，适合农业生产［8］。潍坊市2020 年第一产业产值为1 038 亿元，寿光蔬菜、青州银瓜、潍县萝卜等是全国榜上有名的农产品区域公用品牌，在山东省农业中具有举足轻重的地位。

为保证数据的可获得性和可分析性，本研究数据为潍坊市除奎文区以外的其他11 个县（市），主要来自《山东省统计年鉴》《潍坊市统计年鉴》以及各县（市）的统计年鉴、统计公报等，缺失数据采用三次样条插值法予以补齐。

1.2 指标体系确定

本研究综合多位学者的指标体系构建准则，并为满足指标数据的可获得性、可靠性以及科学性的原则，构建出以下指标体系（表1）。

表1 农业竞争力指标体系

1.3 全局主成分分析法

采用主成分分析法（Principal components analysis，PCA）进行数据的降维与旋转，提取公共因子，但主成分分析是对截面数据进行多元统计分析的方法，而全局主成分分析（GPCA）是在主成分分析中融入时序分析，运用面板数据来进行动态分析，从而反映全部对象的动态特征和变化轨迹，保证了数据的可比性［14，15］。基于所搜集的数据为面板数据，因此选用最合适的全局主成分分析进行实证。

1.3.1 数据标准化处理 因数据单位各不相同，无法直接用来进行比较与评价。因此，为消除因不同量纲和数量级可能带来的差别，故采用Z-score 法将数据进行处理，公式如下所示：

正向指标无量纲化处理公式：

式中，Xij表示第i个城市第j个指标的取值。

逆向指标无量纲化处理公式如下所示：

1.3.2 公式表达 设Fj（j=1，2，3，4，5）为各个主成分的名字，则主成分的表达式如下［16］：

式中，Xi表示标准化后的指标变量，aij表示变量Xi在主成分Fj上的得分。

根据式（3）求得各个主成分的得分后，进而可计算综合得分F，表达式如下：

式中，bj表示主成分Fj的方差贡献率与累计方差贡献率之比，ε 表示原始变量中公共因子无法解释的部分。

2 实证分析

2.1 提取主成分

首先，利用收集到的数据导入到SPSS 25.0 软件中，将数据进行标准化。其次，将数据进行降维处理，数据KMO 值为0.689，说明变量之间有较强的相关性。按照特征值＞1、累计贡献率＞80%的原则，并结合碎石图，提取主成分。根据表2 可知，共提取了5 个公共因子，累计贡献率为83.351%，说明5 个公共因子可在较大程度上代表原始数据，符合成分提取的要求。

表2 总方差解释表

2.2 旋转及公共因子命名

采用Kaiser 标准化最大方差法进行旋转，因子旋转的目的是为了得到理论上有意义的因子。由表3 可知，第一个主成分因子在第一产业从业人员、人均耕地面积、农作物总播种面积、机耕面积、农业总产值、农林牧渔业总产值方面载荷较高，因此将其命名为农业效益及资源支撑因子；第二个主成分在单位播种面积农药使用量、单位播种面积农机总动力、农业与林牧渔业产值比重、农业产值占第一产业产值比重上有较高的因子载荷，因此将其命名为农业投入及结构因子；第三个因子在单位播种面积柴油使用量、单位播种面积农用薄膜使用量以及单位播种面积化肥施用量上载荷较高，因此将其命名为农业可持续发展因子；第四个主成分在农村居民可支配收入、粮食单产以及公路交通密度载荷较高，将其命名为农业经营主体因子；最后一个主成分在水土流失治理面积上具有较高载荷，将其命名为农业风险治理因子。

表3 旋转后的成分矩阵

2.3 计算因子得分

为计算潍坊市各县（市）不同主成分得分以及综合得分，需采用回归分析法得到成分得分系数矩阵，其次将数据代入式（3）、式（4）中，得到如下表达：

3 结果与分析

3.1 综合竞争力排名动态评价

2012—2020 年潍坊市各县（市）农业竞争力综合得分以及排名，并计算出各县（市）最终平均得分与排名（表4），个间段得分相等的县（市）。

由表4 可知，潍坊市整体农业竞争力水平正在逐年提高，但县市之间发展不平衡特征显著。寿光市、青州市连续9 年处于潍坊市拔尖地位，同时也是潍坊市提高农业竞争力的引擎力量；且根据时序变化规律来看，二者发展步伐较稳，得分处于上升状态，发展态势良好，尤其是青州市，得分与寿光市差距越来越小，二者从2012 年相差0.37，缩小为2020年的0.11。安丘市、诸城市、高密市农业地位较为稳固，处于潍坊市农业竞争力中上游位置，但其与寿光、青州等农业大市相比还有较大差距。2012—2016 年昌乐县实现了农业跨越式发展，排名不断提前，但之后几年一直保持原状。临朐县乘胜追击，几年间实现排名上涨，从2012 年的倒数第二变为2020年的第七，发展潜力不容小觑。坊子区、昌邑市从时间跨度来看，发展状况较差，排名不断下跌，二者2017—2020 年始终位于潍坊市倒数第二和倒数第三。潍城区9 年来一直处于潍坊市农业竞争力最后一名，触底却从未反弹，始终为负值，处于预警地位；但根据时序状态来看，其得分一直处于上升状态，仍应该着力提升农业产业，争取实现跨越式发展。

表4 潍坊市所属区县农业竞争力综合得分与排名

3.2 布局划分与层次可视化

为充分实现潍坊市农业竞争力层次的可视化，并观测其时空演变规律，本研究借助数字化地图及地理信息系统（GIS）空间分析技术，采用自然断裂点法，将潍坊市农业竞争力得分划分为四个等级（表5），绘制出分别在 2012 年、2016 年以及 2020 年 3 个时间断面上的等级分布（图1）。

表5 潍坊市农业竞争力类型划分

由图1 可知，①整体来看，潍坊市除无数据的奎文区外，其他各县市颜色都在逐渐加深，得分正在增加，且在2020 年，各县市均处于第三层次及以上，潍坊市各县（市）农业竞争力水平正在逐年稳步提升。②从大范围来看，潍坊市农业发展地区分级断层较为严重，根据各县市颜色，将潍坊市划分为潍北区、潍中区和潍南区。③潍北区包括寿光市和青州市，寿光市在3 个时间节点都处于第一层次，处于潍坊市“农业霸主”地位；2016 年青州市已追赶上寿光，进入第一层次，但二者得分仍存在差别。④潍南区包括安丘市、诸城市以及高密市，2016 年诸城市与高密市发展到与安丘市同一层次，均处于“较强”的第二层次；但在2020 年，诸城市和安丘市加速发展，与潍北区同属第一层次，形成“南北呼应”的格局，但高密市仍停留在2016 年的第二层次。⑤潍中区是潍坊市农业最落后的区域，包括临朐县、昌乐县、潍城区、坊子区、寒亭区以及昌邑市。在该区域，呈现出以昌乐县为中心、颜色向东西方向逐渐变浅的格局，农业竞争力得分表现为中间高两头低。2012—2020 年昌邑县和坊子区始终未实现等级跨越，处于第三层次。除此之外，潍中区其他县市的农业竞争力均稳步提升，潍城区也在2020 年摆脱了得分最低的现状，迈入第三层次。

图1 潍坊市农业竞争力空间格局分布

3.3 全局主成分指标动态评价

利用SPSS 25.0 软件计算出不同地区各个主成分因子的得分，并划分3 个时间段，分别为2012 年、2016 年以及 2020 年。

3.3.1 农业效益及资源支撑因子 高密市、寿光市在农业效益及资源支撑因子上平均得分较高，潍城区、坊子区以及临朐县得分最低。除此之外，潍城区、寒亭区、坊子区、临朐县以及昌乐县在4 个时间节点得分均为负值，综合县（市）整体竞争力来看，与其排名基本吻合，且根据布局划分来看，均属于潍中区，说明农业效益及资源支撑因子得分低是导致潍中区农业竞争力落后的主要原因之一。2016—2020年潍城区农业竞争力提升一个层次，较大可能源于该时间段农业效益及资源支撑因子的提升，诸城市、高密市等同样如此。从时序角度来看，近几年各县（市）得分呈现倒U 形变化趋势，均有上升又下降的现象，提升状况并不稳定，且各县（市）之间涨幅跌幅差别较大。

图2 F1农业效益及资源支撑因子演化

3.3.2 农业投入及结构因子 该因子中，青州市平均得分最高，且在4 个时间节点得分均为正值，坊子区和安丘市次之。寒亭区平均得分排名第四，寿光市虽位居潍坊市第一农业大市，但平均得分排名仅为第五。潍城区、诸城市、高密市、临朐县和昌乐县，在各个时间节点得分均为负值或等于0。除潍城区、诸城市、临朐县之外，其他各个县（市）2020 年的得分均低于2012 年或2016 年的得分。其中，昌邑市从 2015 年到 2017 年跌幅最大，差值为 1.18，2020 年仍持续下跌。2016—2020 年潍城区涨幅最大，增长了1.17。该因子得分大多数呈现倒U 形增长趋势，即得分增加又减少的不稳定增长状态。

图3 F2农业投入及结构因子演化

3.3.3 农业可持续发展因子 寿光市可持续发展因子得分总是最高的，高密市与潍城区得分最低。2016—2020 年高密市未曾实现农业竞争力层次的跨越，很可能源于农业可持续因子在2020 年的骤降所致。潍城区得分较低，基本符合其排名位居十一的现实情况，也基本符合可持续发展因子与总体竞争力成正比的情况，而该因子主要由单位面积使用柴油、薄膜以及化肥所构成，说明这些化工产品的使用能够显著提高农业竞争力。从时序角度看，除临朐县之外，其他所有城市在2020 年的可持续因子均低于以往2012 年或2016 年的因子得分，呈现出得分逐渐递减的趋势，可能是因为找到了更好的化工替代品，也符合国家农业可持续发展的要求。

图4 F3农业可持续发展因子演化

3.3.4 农业经营主体因子 根据图5 可知，潍坊市农业经营主体因子得分在3 个时间节点均是逐年递增的，说明农业经营主体农民方面，收入状况与生存环境在逐年改善，符合目前农村建设的目标。潍城区的得分总是最高的；寿光市在2020 年得分排名第二，昌邑市得分属最低层次。各县（市）在2020 年得分均高于0.5，潍城区直接逼近2.5。

图5 F4农业经营主体因子演化

3.3.5 农业风险治理因子 从图6 中可以看出，各县（市）风险治理因子得分差别较大，但每个县（市）各时间段的涨幅程度较其余因子呈现相对稳定的状态。临朐县得分均是最高，青州市、安丘市与诸城市次之，但得分均高于0。寒亭区、潍城区、坊子区、寿光市、高密市、昌邑市及昌乐县得分较低，均低于0，说明这些城市发生农业风险的情况较少，或是对于农业风险的应对措施不够完善。因农业风险属不确定性因子，所以从时序角度来看，除青州市、安丘市、临朐县、昌乐县得分在各个时点均呈递增状态以外，其他县市得分均有波动，无明显规律性。

图6 F5农业风险治理因子演化

4 措施与建议

4.1 加强资源支撑，践行科技强农

资源支撑因子由农作物总播种面积、人均耕地面积、第一产业从业人员、机耕面积等指标构成，与当地农业竞争力的最终得分成正相关，因此需要大力发展。尤其对于潍中区来说，更应当利用发展落差，实现对潍北区、潍南区农业效益的迅速追赶。做到严守十八亿亩耕地红线，严禁住宅用地、商业用地、工业用地等占用耕地，确保粮食安全。增加农民收益，减少因农业收益低而被迫放弃农业的农民数量。在不占用耕地的前提下，提高公路交通密度。另外，随着科技的发展以及劳动人口老龄化的趋势，机械化农业是大势所向。潍坊市尤其是潍中区，应积极引进农业高科技创新人才，增强科技敏感度，适时采用先进设备取代人力，同时也应发展经济注重被替代人口的就业安置情况。迎合“互联网+”潮流，采用短视频宣传、直播助农等方式，将潍坊农业做大做强。同时做好农产品品牌宣传工作，让潍坊品牌走出去，走向全国甚至国际。

4.2 改善化工投入，减少面源污染

化肥、农药、塑料薄膜等虽能促进农作物丰产，但极易引起农业面源污染，且会催生农作物产生依赖性，因此应采取有效措施，在保证农产品只增不减的情况下，促进化工产品的减量化。寿光市作为农业可持续因子得分最高的城市，更应该适当减少化工产品用量，以其替代品促进农业丰产丰收。严格执行化肥质量标准，强化测土配方施肥技术应用；采用生态肥、农家肥料等，积极推广“养殖—粪污利用—种植”模式，形成生态循环链［17］，既解决了牲畜粪便排放问题，同时也能够有效代替化肥促产，有效减少面源污染。

4.3 加强风险治理，降低灾害损失

风险治理因子是影响农业竞争力的公共因子之一，同时针对农业“看天吃饭”的定性规律，做好风险防范与治理是极其重要的一步。洪涝灾害、水土流失等是潍坊市常见灾害，当地气象台应及时关注气象变化，并与农户建立密切联系，定期开展防范灾害讲座。政府应成立应急处理小组，建立巨灾风险基金，做好灾后扶持、重建等工作。另外，针对于农业风险治理因子得分较高的青州市、诸城市、安丘市、临朐县，尤其要注意加强山区生态文明建设，采用灌木类、乔木类植被固定土地，涵养水源且防止水土流失［18］。

4.4 区域抱团前行，竞争合作互促

潍坊市各县市之间断层分布尤为严重，2020 年最终形成“南北呼应”的格局，而潍中区县市竞争力都较为薄弱。各县（市）形成有效合力，抱团发展，打破贸易壁垒，消除禁锢发展的制约因素，加强农业生产要素、农业产成品之间的交流与互通。潍北区、潍南区的城市可以呈南北两侧往中间推动的发展格局，充分带动潍中区各城市的农业发展。通过制定政策，实现县市间或是区域间的定期交流培训，以先进经验填补发展落后地区的空缺，先富带动后富，充分实现潍坊市农业动态平衡发展。