基于主成分分析的广东粮食生产能力研究

巫伟峰 张磊 万忠

关键词：广东省；粮食；主成分分析；聚类分析

一、引言

粮食安全事关全面推进乡村振兴重点工作大局。习近平总书记指出，中国人要牢牢端稳自己的饭碗，要求粮食安全主产区、主销区粮食安全责任一起扛，提升粮食和重要农产品保障。广东省内山地、丘陵地形多，平原地形少。适宜发展粮食生产的平原总面积仅占广东省面积的20%，造成局部地区农业生产“人多地少”，出现全省粮食生产的不平衡现象。目前，广东粮食自给率仅为23%，粮食产需缺口高达4000万吨以上。2023年中央一号文件提出“各省（自治区、直辖市）都要稳住面积、主攻单产、力争多增产”的目标，对广东省粮食生产提出了新要求。

主成分分析是农业经济研究领域较为成熟的研究方法。姚晓萍（2018）运用主成分分析法对山西省农业循环经济发展水平进行评价和分析。林漫婷（2019）等用主成分分析法研究广东区域农业适宜产业。徐娜等（2020）用主成分分析方法研究了甘肃省水土资源匹配度特征。夏新燕（2021）运用主成分分析方法对广东农业产业融合发展水平综合评价指标进行实证分析。吕迎（2022）运用主成分分析法对甘肃省循环农业发展区域差异进行研究。

2022年，广东省粮食产量、面积、单产增幅均高于全国平均水平，粮食产量为近10年来最高水平。为进一步分析广东省粮食生产情况，本文将选取广东省各地级市的粮食生产相关指标进行主成分分析并进行聚类分析，分析各地市粮食生产能力并进行比较。

二、数据来源、指标选择及研究方法

本文根据研究内容依据指标选取的科学性、精简性、可获取性和可测量性的原则，确定一级指标为产出指标、农业经济指标、产粮能力指标、农业能耗指标。二级指标分别对应为粮食作物总产量；第一产业产值、农业总产值；粮食作物播种面积、实有耕地面积（2018年）、农业机械总动力、第一产业从业人员、耕地有效灌溉面积、灌区数量、水库数量；农村用电量．农用化肥施用量按折纯、农药使用量（表1）。

本文数据均来自于《广东农业农村统计年鉴2021》，数据处理软件为SPSS27。研究方法为主成分分析、回归分析及聚类分析。

三、实证分析

（一）KMO和巴特利特检验

将21个地级市数据按所选指标输入SPSS软件进行KMO和巴特利特检验。得出KMO检测结果为0.768，巴特利特检验概率为无限接近O，各指标间具有较强的相关性，适合进行因子分析（表2）。

（二）主成分分析

由碎石图（图1）可得，在得出2个公因子后，坡度趋于平缓，结合表3可知2个公因子累积方差达到87.21%，具有较高代表性，故提取出2个公因子用于主成分分析。得出主成分得分计算公式为：

由F1可知，除Ni变量系数较低外，各变量系数均处在较高水平，因此将其设置为粮食生产能力指数。由F2可知，除N1变量系数较高外，各变量系数较低，因此将其设置为产粮能耗指数。

通过代入数据得出21个地级市粮食生产能力指数、产粮能耗指数、主成分得分并将其按城市分布区域与得分排名进行排序如表5、图2所示。

研究表明，位于珠三角区域的地市粮食产业收缩严重，粤东地区稳定发展，粤西地区扩张明显，粤北山区生产波动程度最大。近20年来广东省粮食产业大体以珠三角为中心，呈西、北方向放射状移动演变。由主成分分析所得图表可知，珠三角地区的肇庆、江门两市主成分得分较高，表明其具有较强的粮食生产能力，其余各市区得分低，相应的粮食生产能力较弱。粤东的各市粮食生产能力较低。粤北山区的粮食生产能力较强，如清远、梅州、韶关三市得分较高。粤西的湛江、茂名两市得分最高，表明其粮食生产能力最强。

观察各地市得分分布情况，以（F1，F2）为坐标进行分布如图3所示。假定，位于一、二、四象限的城市粮食综合生产能力值大于产粮能耗指数，则产粮是有效率的，位于第三象限的城市粮食综合生产能力指数绝对值小于产粮能耗指数绝对值，则产粮能耗是有效率的。则有13个城市产粮能耗是相对有效率的，8个城市产粮能耗是相对无效率（表6）。

相对有效率的地区多位于粤西地区、粤北山区及珠三角、粤东少部分城市。粤北山区各城市，具有大量的农业用地资源，适宜发展粮食生产。粤西地区的城市地理气候条件好、土地资源丰裕，农业产业化水平、组织化、机械化程度较高，粮食生产能力强。

相对无效率的城市多分布在珠三角地区与粤东地区。珠三角地区城市农业生产主要集中在具有较高的附加值和科技含量的非粮农产品，粤东地区城市东主要位于潮汕平原，该地农业受制于“人多地少”的现状，主要以精耕细作的方式从事农业生产。故此类地区农业能耗多用于生产非粮作物，导致产粮能耗相对无效率。

（三）聚类分析

将广东省21个地级市的粮食相关二级指标输入SPSS27软件进行聚类分析。从聚类的结果看（图4、表7），21个地市被聚类为4类。从各类城市的数量上看，第一类别有7个，第二类别6个，第三類别6个，第四类别2个。从第一类城市到第四类城市产粮能力逐步增强。第一类别城市涵盖表6中产粮能耗相对无效率城市，第二类城市为产粮能力一般的城市，第三类城市为珠三角地区、粤北山区产粮条件较好的城市，第四类为产粮能力最强的湛江、茂名两市。

可见，广东省各地市粮食生产能力不平衡，由低到高呈现阶梯式分布。从经济发展的角度看，城市GDP越高，产粮能力弱的概率越大。产粮能力最高的是位于粤西的茂名、湛江两市，两市GDP占全省的5.9%，其次为粤北山区的河源、梅州等地市与珠三角地区的江门、肇庆两市，之后为珠三角部分城市与粤东地区的城市，最低的为珠三角地区城市与潮州市。广东省在城市化和工业化的发展过程中，耕地占用面积规模较大，稻谷播种面积明显减少。珠三角地区是广东省最发达的地区之一，随着城市化进程，基础设施建设占用土地增多，导致耕地日益萎缩，加之在农业产业结构调整、种粮比较效益低下等因素的影响下，粮食播种面积缩减，最终造成粮食生产能力的下降。

四、政策建议

（一）严守耕地底线，保障耕地现有存量

严格落实粮食生产“党政同责”、“主销区也要落实粮食生产”、“保护粮食和重要农产品供给”等中央文件精神与要求。保护耕地资源，强化土地管理，加大对土地的监管力度，对于农业用地的租赁，要严格加以控制，严格把关禁止“农用地非农化”，各基层土地管理部门应当加大执法力度，确保粮食用地得到有效保护。在城镇规划的编制和修订中，要克服强调城镇发展、忽视耕地保护的片面做法。提高复种指数，各地区要大力鼓励提升农民早稻种植面积，落实双季稻生产，在沿海等冬季积温较好地区，推广冬种马铃薯、番薯、玉米等。

（二）因地制宜，高质量建设粮食安全产业带

高质量建设广东省粮食安全产业带，打造产业链、价值链、供应链“三链协同”的粮食产业体系，全面增强粮食安全综合保障能力。根据全省不同地级市的粮食生产能力，结合各地市不同的资源禀赋及发展规划，充分发挥全省粮食相关产业技术体系的岗位专家和综合试验站的功能和作用，在广泛调研的基础上，制订“十四五”全省粮食产业发展规划与实施方案，实现全省粮食产业发展一张图，保障全省粮食产业高质量发展。

（三）科技引领，促进粮食生产提质增效

在未来粮食用地面积不能增加的条件下，必须通过发展新技术和提高效率以增加单位面积的产量。要根据广东省实际建立先进适用农机具需求清单，加快补齐重点领域农机研制使用短板，分产业推广先进机械装备，培育壮大先进适用农机具产业集群，深化农机农艺融合，加大基础设施宜机化改造，做大做强农机综合社会化服务。结合基本农田改造的任务，大力推进中低产田改造，提高其单产能力。优化农业基础设施建设，保障粮食生产的便利性。与此同时，还应当促进农业社会化服务体系的构建，通过完善的社会化服务，使粮食生产从以往的“小作坊”式的小农生产，转变为与现代农业科技紧密结合的社会化生产，实现小农户与现代农业的有机衔接。