基于主成分分析法的全球粮食系统评价

曾 涛，周文慧，陈 婷

（三峡大学 机械与动力学院，湖北 宜昌 443002）

粮食安全是世界和平与发展的基本保障，在构建人类命运共同体的基础上起着关键性作用。当前全球食物系统已经受到诸多威胁，新冠肺炎疫情使食物系统更加脆弱，同时敲响了未来农业食物系统的警钟，世界进入多危机并存的复合型风险时代。据世界粮食计划署预测，受新冠肺炎疫情冲击，到2020年底，处于食物危机，面临急性严重食物不安全中的人口数量将增至2.65×108人，比2019年的1.35×108人增加了1.3×108人。反映出当前粮食系统极不稳定，在面对突如其来的灾难时，无法提供正常供给的情况。

1 问题分析

为了更好地解决粮食安全问题，在现有食品系统的基础上进行优化和完善，构造出解决粮食安全问题的十准则模型（Ten Principle Model，简称TPM模型），在此基础上提出了符合TPM模型的十大原则，旨在减轻对食品系统效率和盈利能力的侧重程度，强化食品系统可持续性和公平性，促进社会、经济和环境的和谐发展。为了对比TPM模型下的食品系统和现有食品系统的差异，将4项指标定量化，以方便对食物系统的研究。

2 模型的建立与求解

参考城市智慧增长模型[1]的分析，整理出与食物系统相关的十大原则，并对其指标进行量化分析，综合判断这个系统的可行性。这种思想在一定程度上简化模型、增强模型的可行性，在全球各地都具有很强的适用性。

秦铁崖比李太嶂高出大半头，这就让李太嶂占尽便宜。嘭的一声闷响，李太嶂一头撞在秦铁崖胸骨上，差一点就将两只龙爪手震开。

相对于例1～例4“无”修饰谓语，例5和例6“无”的用法更为特殊，与“不”连用，构成双重否定，表肯定后更有强调意味。

式中：P——成本利润率；R——销售收入；C——农产品成本。TPM模型提倡将土地混合利用率最大化，降低化学用品的使用量。据联合国预测，到2030年，全球人口将达到85×108，世界人口到2050年预计将达到近100×108。为了满足日益增长的人口数量对粮食的需求，《世界资源报告：创造一个可持续的粮食未来》提出全球粮食系统亟需经历改变，旨在满足粮食需求的同时，最大限度减小对环境可持续化的影响，应做到如下3个平衡：必须缩小目前粮食数量与2050年所需粮食数量之间的缺口；农业必须对包容性经济和社会发展做出贡献；减少农业生产和发展对环境的不利影响。

式中：Qc——指粮食流通数量；Q——该地区粮食产量。

此外流通效率E2在粮食供给中的地位极其重要，包含了粮食运输、仓储、装卸、包装、配送和信息应用的一条完整的环节链。流通效率是指在粮食调度过程中本地区流通数量和产量的比值[3]。TPM指出，通过加快基础设施建设，完善仓储物流体系以提高流通效率，在此基础上将物流运输进一步规范化。流通效率是指在本地区内粮食流通数量和粮食产量的比值，如下式：

根据E1和E2，可得效率E计算公式如下

式中：Q——该地区粮食产量，S——该地区面积，H0——单位土地面积在理想环境可能生产出的最大粮食产量（以实验室环境为参考，土壤、气候、温度、水分等均为最优生长环境，种子为当前产量最高的种子，即假设普通室外环境下的单位产量永远无法达到理想值）。

在信息化教学的发展过程中，教师要具备一定的监控能力，确保教学活动的有效开展，通过准确的评价以此来得到合理的反馈，实现对教学活动的调节。在微课模式下要运用好教学活动，帮助学生掌握好重点知识。通过运用好微课技术，能够借助信息化的数据来掌握学生的实际学习情况，同时也可以在信息化分析的基础上来对教学效果进行评价。

土壤资源的安全与合理利用是提升土壤综合功能的关键要素，是社会持续发展的重要保障。为进一步构建土壤生态系统，让我们脚下的土壤“重焕青春”，9月3日，北京奥特奇生物制品有限公司暨赛土丰产品启动仪式在京成功举行。本次会议由美国奥特奇作物科学举办，会议邀请巴西奥特奇作物科学巴西国家经理Ney为到场来宾介绍奥特奇在微生物领域的“奇妙”之处。奥特奇作物科学致力于通过天然、营养的方法改善植物的健康和生长状况，从而提高农产品营养价值。此次，奥特奇将赛土丰带到中国，让生物技术的福祉惠泽我国农业发展。

在TPM模型中，考虑到效率包括生产效率和流通效率，模型应充分结合这两项指标综合分析。生产效率E1是生产水平的直接体现，生产效率的提升是推进农业现代化发展的重要内容，而提升粮食生产效率的关键是识别影响粮食生产效率的因素[2]。生产效率直接影响国家粮食总量，是粮食系统中不可或缺的影响因子。为了提高生产效率，TPM模型认为应合理选择分配资源投入量。用单位产量和理想产量的比值将生产效率标准化。

十大原则是：合理选择、分配农业资源投入量；加快基础设施建设，完善仓储物流体系；创新农业生产模型；减少粮食霉变，加强存储保护措施；优化农业布局和产品结构，提高农业整体效益；提高土地混合利用率；降低化学物品使用量；平衡农业生产和环境发展之间的矛盾；完善公民保障制度；缩小地区收入差异（GINI指数）。

本研究拟采用LC-MS/MS法对原发性高脂血症人群的血浆中9种胆汁酸的分布情况进行分析，并通过与健康人群相关胆汁酸进行比较，了解人体的血脂水平与其血浆胆汁酸分布情况的相关性，对比分析原发性高脂血症人群与健康人群血浆中胆汁酸的组成与含量差异，以期为原发性高脂血症人群的治疗和饮食结构调整提供有力的客观性依据。

食物系统的可持续性涉及范围广，为建立合理的粮食可持续发展评价方法，在中国选取5个省，利用主成分分析法将影响粮食可持续发展的多个指标化为合并为几个综合指标。将影响粮食发展的可持续因素分为水资源、农药使用、化肥使用、耕地减少、农业废弃物、温室气体6个方面。统计各指标的数值，并进行正向化和标准化处理，利用SPSS对指标数据进行分析，得到各主成分的特征值和累计贡献率如表1所示。

主成分分析法能够最大限度地反映样本间的差异，是概括所选指标差异信息的最佳线性函数。表1所示，前3个主成分特征值均大于1，且累积方差贡献率为97.2%，对解释变量的贡献较大，综合了影响食物系统可持续性发展因素的绝大多数信息，因此提取前3个作为主成分。将各主成分对应的方差贡献率与累积贡献率的比值作为权重，得到可持续性指标的计算公式：

表1 SPSS分析结果Tab.1 The SPSSanalysisresults

式中，X1、X2、X3为主成分因子。通过对成分的系数矩阵的分析，得出X1的主要相关成分为农药和肥料的使用，代表化学物质指标；X2的主要相关成分为温室气体；X3的主要相关成分为耕地减少。中国经纬跨度广，省份面积大，选取对象覆盖了多种地形与气候，故该计算方法同样适用于各个不同地区的国家。其中，用函数的标准差σ作为公平性的指标，表示函数分布的集中程度。σ越大，分布越不均匀，说明食物系统的公平性越差。计算公式如下：

式中：F——公平性指标；σ0——食物不足发生率为0.3%的国家的人口持粮量的正态分布方差，表示研究国家对应的标准差。

3 结论

本研究首先依照4个指标总结出食物系统十大原则，建立TPM模型。其次通过建立十大原则，对复杂的5个指标，包括效率、盈利能力、可持续性、公平性指标进行归类，定量计算，最后提出不同国家应结合自己的国情以及实际情况具体分析，进而优化调整食物系统。