基于主成分分析法的山西省林业竞争力分析

卫振中,王刚狮,齐雅琴,杨静

(山西林业职业技术学院,山西 太原 030009)

山西在上古时曾经是森林茂密，气候适宜，生态环境良好的地方[1]。历经各朝各代掠夺式采伐，到建国初期山西的森林覆盖率仅为2.4%，经过山西人民70 a的励精图治目前全省森林覆盖率为20.5%，取得可喜的成绩。党的十八大对生态文明做出全面部署、党的十九大将生态文明确定为治国战略，2009年山西省委省政府出台《关于实施生态兴省战略加快推进林业改革发展的意见》，在诸多政策的推动下，山西林业取得飞速的发展。山西林业究竟发展的如何，本研究试图构建林业竞争力指标体系，运用主成分法分析山西林业发展的状况。

1 理论背景及指标构建

1.1 林业竞争力理论

林业竞争力是反映一个国家或区域森林基础资源、林业发展水平和服务当地社会经济的综合概念，涵盖了生态、经济和社会效益的综合竞争力。通过对山西林业竞争力的研究，寻求一种科学的评价方法，找出近年来山西林业发展过程中存在的问题、影响因素，归纳成功的地方，为促进山西省林业健康可持续发展提供参考依据。我国林业竞争力的研究近十年的时间还处于初级阶段。孔凡斌其论文中基于Proter的产业国际竞争力理论，针对中国林业产业国际竞争力开始研究，结合我国林业产业当前所存在的问题，从定性和定量的角度分别对中国林业产业的竞争条件和中国主要林产工业品的国际竞争力进行了分析[2]；魏竹远、郑传芳、张春霞构建了林业产业竞争力指标体系，并对我国31个省份林业产业竞争力进行了定量分析[3]；奉兴亮、英磊、孙雪、张广来采用主成分分析法对不同区域的林业产业竞争力进行了分析，同时通过林业竞争力来比较不同区域林业竞争力的情况[4-7]；黄蓓、王瑜引用国外研究林业产业竞争力较好的模型GEM模型对我国的林业产业集群进行分析，在此基础上提出“第四因素”影响，构建了GEMS模型——我国林业测验竞争力评价体系[8]；李春波从低碳和减排两个方面利用数据分析我国林业产业竞争力[9]。

1.2 主成分分析理论

主成分分析是考察多个变量间相关性的一种多元统计方法。它研究如何通过少数几个分量来解释多个变量间的内部结构。也就是说，从原始变量中导出少数几个主变量，使它们尽可能多地保留原始变量的内部结构彼此间相互不相关。该方法常用来寻找某种事物或现象的综合指标，并在有条件时给综合指标所包含的信息以适当解释，从而更加深刻地揭示事物的内在规律。

通过多指标研究林业竞争力水平，能够较全面地反映林业发展的综合情况，但被观察到的各指标间存在信息重叠，同时还会存在量纲差异、累加时如何确定权重等问题。而通过主成分分析法对多指标进行降维，实现信息浓缩，并解决权重的确定等问题，实现对林业竞争力的综合评价。

1.3 指标体系构建

依据层次分析法的要求进行山西省林业竞争力评价，以郑传芳主编的中国省域林业竞争力发展报告中林业竞争力指标体系为基础，参考近年来林业竞争力研究的文献，采用“频度统计法”对文献中出现的林业竞争力指标进行统计，出现1次计1分，得分在4分以上的选取为备选指标，森林旅游及休闲产业发展指标与林业碳汇储存量属于近几年来学术界和社会关注的重点、热点，虽然得分未满足要求，也选进了指标体系。根据初步构建的指标体系开展德尔菲法山西林业竞争力评价指标体系构建专家咨询调查问卷，经过2轮的咨询形成山西林业竞争力评级指标体，分为三级共28个三级指标(表1)。

表1 林业竞争力指标体系Table 1 Index system of forestry competitiveness

2 实证研究

2.1 数据来源

本研究数据来源于2017年中国统计年鉴和2017年中国林业统计年鉴。森林碳储量依据张震在《由森林蓄积换算因子法计量森林碳汇及经济评价的研究》中对森林碳汇量的计算第二种情况[11]：森林全部碳储量=树木生物量固碳量+林下植物固碳量+林地固碳量=V×1.9×0.5×0.5+0.195(V×1.9×0.5×0.5)+1.244(V×1.9×0.5×0.5)=2.439(V×1.9×0.5×0.5)，其中林木蓄积量扩大系数为1.9，容积系数为0.5，木材含碳率为0.5；林木、林下植物、林地含碳率之比1∶0.195∶1.244。考虑到数据的准确性，本研究选取了全国25个省市自治区的林业进行对比分析，其余几个省市因数据不全未被纳入分析。

2.2 数据分析

依据指标体系采集所需数据，将数据录入SPSS 24.0软件，进行主成分分析，得到解释的总方差，如表2所示。

表2 解释的总方差Table 2 Total variance explained

根据表2，选取特征值大于1的7个因子作为主成分，且主成分累计贡献率为88.553%，大于85%，在该贡献率下可以对林业竞争力进行主成分分析。在这里选取7个主成分代表原来28个指标进行林业竞争力评价。

从表3中可以看出，旋转后各公因子的意义更加明确和合理，也更有利于对数据进行解读与分析。第1个主成分在原变量中幼林抚育实际面积、林业用地面积、森林面积和林业系统自然保护区面积上有较大载荷，说明第一主成分主要反映了森林资源和生态环境两个方面，累积率为28.495%，最为重要；第二个主成分在林业总产值、林业产业市场占有率和林业第二产业占林业总产值的比重有较大载荷，说明第2主成分主要反映了林业产业市场方面，累积率为22.003%，比较重要；第3主成分在林业基层工作站个数、林业专业技术人才数和林业系统单位个数有较大载荷，主要反映了林业基本建设，累积率为11.03%；第4主成分在年碳储量和森林病虫鼠害发生率有较大载荷，主要反映了林业生态建设，累积率为9.673%；第5主成分在林业固定资产投资总额、科技教育信息化发展经费和林业利用外资有较大载荷，累积率为7.017%；第6主成分在林业系统单位年末人数和国家林业投资有较大载荷，累积率为5.944%；第7主成分在林业旅游和休闲服务和林业第三产业占林业总产值的比重有较大载荷，累积率为4.93%。

表3 旋转后的成分矩阵aTable 3 Component matrixa after rotation

根据表4可以写出各公因子的表达式：F1=-0.053X1+0.202X2+0.131X3+0.019X4+0.015X5+0.129X6-0.328X7-0.047X8-0.41X9+0.04X10-0.093X11+0.01X12+0.036X13+0.04X14-0.026X15+0.039X16-0.021X17+0.104X18+0.315X19+0.006X20-0.11X21-0.061X22+0.07X23+0.19X24-0.06X25+0.009X26+0.124X27-0.087X28，同理可得F2、F3、F4、F5、F6、F7。利用SPSS计算因子得分并保存为变量，变量名称为FAC1-1～FAC7-1。上述7个公因子分别从不同方面反映了林业发展状况的总体水平，单独使用某一公因子很难全面做出综合评价，因此考虑以各公因子所对应的方差贡献率比例为权重计算综合得分：Score=28.549/88.653×FAC1-1+21.866/88.653×FAC2-1+11.207/88.653×FAC3-1+9.707/88.653×FAC4-1+6.929/88.653×FAC5-1+5.961/88.653×FAC6-1+4.434/88.653×FAC7-1。

表4 成分得分系数矩阵aTable 4 Component score coefficient matrix

3 结论与分析

通过构建林业竞争力指标，采用主成分分析法对全国25个省市林业竞争力进行分析，可以看出各地区林业竞争力之间差距非常大，且与地区的经济发展水平没有较强的相关关系，例如北京经济发展较强可林业竞争力却相对较弱，而呈现出林业产业发展特有的规律，林业资源丰富、林业产业发展好的地区林业竞争力相对较强。

从得分表中可以看出山西林业竞争力较弱，去除林业资源较差、数据不全的上海、天津、河南、海南、西藏和青海6个地区外，山西排名第23位，山西林业竞争力水平较低。主要原因是：

第一主成分主要代表了林业资源，山西省得分为-0.62，得分较低，且此主成分在评价体系中所占比重较大，较大程度上影响山西综合得分。山西省建国时林业资源极度匮乏，森林覆盖率只有2.4%，林业资源底子薄。

第二、第七主成分主要代表林业产业，得分为-1.23和-0.32，得分较低，山西林业产业结构发展不合理。山西多年来林业产业发展主要以第一产业为主，第二产业因林业资源有限发展较落后。在第三产发展上，山西九大林局所属的林场也有一些较为好的森林植被，但在森林旅游与休闲产业发展中还属于初级阶段，市场化程度不高。

第五、第六主成分代表林业资金投入，得分较低，主要靠国家投入，引进外资和社会资金不多，影响林业发展。

结合本研究结果与结论，可以从两方面提升山西省林业竞争力。

宏观层面上要进行顶层设计。政府作为林业规则的制定者和市场秩序的维护者，要统筹十八大以来国家提出的生态文明战略，结合2009年山西提出的生态兴省战略，以及在精准扶贫中作为林业产业扶贫的榜样，既要发挥多年来山西林业发展的好的经验同时要引进市场机制。一方面统筹完善山西林业长期发展战略，保持战略定力，同时制定相关配套政策，完善综合支撑体系，引入市场机制，继续提升林业资源，优化林业产业结构，激发市场活力；另一方面加大财政投入，特别是发挥财政杠杆的作用，吸引外资和社会资金流入，以最小的支出换取最大的福利改进。

微观层面发挥山西林业专家和基层林业站的作用。根据表5山西省在第三主成分得分0.35，具有比较优势。说明山西林业系统基层林业站覆盖较为广泛，专业技术人才储备充足，林业系统机构较为健全，应充分发挥基层林业站和专业技术人才优势，政府引导，引入市场机制，持续植树造林，做大做强第一产业，形成地域特色，充分发挥林业的社会效益。

表5 全国各省市林业竞争力综合排名情况表Table 5 Comprehensive ranking of forestry competitiveness of all provinces and cities in China

由于受到数据来源的制约，本研究还存在一定的局限性，需在后续的研究中对林业产业竞争力影响因素及其作用机理进行多角度、全方位的分析，获得更加准确的结论。