基于灰色关联分析的云南省粮食产量影响因素分析

周娜娜 饶志坚

(云南农业大学经济管理学院，云南 昆明 650500)

引言

粮食作为人类赖以生存的物质基础、根本基础、不可动摇的基础；现阶段应坚持自己国家的碗里主要装本国的粮食，确保基本能够自给自足，解决好最基本的吃饭问题一直以来是极其重要的事情。历年来，我国都非常重视农业的发展以及粮食综合生产能力的提高。2019年，中央一号文件强调了“夯实农业基础，保障重要农产品有效供给”，其中农田建设水平的提高，稳定生产等方面的任务，都需要进一步提高农业综合生产能力；2020年，中央一号文件强调粮食生产要稳定，政策要稳定，地区要稳定发出了明确的政治信息；2021年，优先事项是加强保障获得粮食和重要农产品的能力。粮食安全非常重要，因为确保特定地区的粮食安全也是国家粮食安全的重要组成部分。为此，本文以云南省为例，采用多元统计中的灰色关联度法对影响云南省粮食生产的主要因素进行了量化分析，找出主要驱动因素，并以此为依据提出合理的建议和对策，以期能够更好地促进粮食的稳产、增产。

1 研究区概述和数据来源

1.1 研究区概况

云南省位于我国西南边陲，大多以山地高原为主，典型的亚热带高原季风气候，土地总面积约为39.41万km2，共有8个省辖市、8个民族自治州；17个市辖区、16个县级市、29个民族自治县、67个县[1]。从粮食的生产条件看，云南省土地面积的84%是山地，人均耕地面积较少，是我国粮食产量较少的省份，2019年全省粮食产量为1870.03万t，属于明显的“缺粮少地”省份。2019年云南省总人口为4858.3万人，占全国总人口的3.47%，乡村人口2482.1万人，占云南省总人口的51.1%，占全国乡村人口的5.13%[2]。对于农业人口大省来说，确保粮食的供给尤为重要。1978年云南省粮食总产量只有864.05万t，播种面积367.8万hm2，单产为2.35t·hm-2；到2020年粮食总产量达1895.86万t，播种面积416.74万hm2。云南省近10a粮食产量的动态变化如图1所示，从图1可以看出，粮食总产量由2010年的1650万t增加到2020年1895.86万t，增长了1.15倍，年增长率1.4%，期间粮食增产的年份有10个，减产的年份有1个，虽然2016年出现转折但之后呈现缓慢增长的趋势；同时可以看出，播种面积的变化与产量的变化大体一致，可见播种面积影响着粮食产量的变化，而影响粮食产量的因素较多，因此有必要分析这些因素对粮食产量的影响程度并采取适当的措施以确保粮食安全。

图1 云南省粮食产量及播种面积变化趋势图

1.2 数据来源及影响因子选取

本文根据2010—2020年《中国统计年鉴》和《云南统计年鉴》，将粮食产能的影响因素进行综合整理，最终选取y粮食总产量(万t)、X1粮食播种面积(万hm2)、X2农用机械总动力(万kW·h)、X3农村用电量(亿kW·h)、X4耕地灌溉面(万hm2)、X5化肥施用量(万t)、X6农用塑料薄膜使用量(万t)、X7农药使用量(万t)、X8农业人口(万人)为研究因子。其中粮食包括稻谷、小麦、玉米、豆类、薯类[1]。

2 灰色关联分析法

灰色关联分析(GRA)是由邓聚龙教授提出的一种统计多因素分析方法，定量分析了系统时间序列相关统计数据几何关联动态匹配过程中的趋势，并计算了原始序列与每个原始序列之间的灰色关联度，以确定不同因素之间的关联度[2]。灰色关联方法少到可以用4个样本，在定量结果和定性结果没有矛盾的不规则数据的情况下也适用。将处理与评价指数缺乏基准有关的问题，并按显著性程度对其进行分类。灰色关联的应用涉及广泛的社会科学和自然科学领域，特别是社会经济领域，如作为国民经济各部门投资回报，区域经济效益分析等。

由于变量测量的差异，分析因素不同，通常会影响分析，难以获得合理的结果[3]。通过对相对值相对相关性的分析，仅计算了序列相对于起始点的变化系数，不管单个观测数据的大小如何，这部分弥补了绝对相关系数的不足。简单来讲，就是在一个灰色系统中，假设知道某一个指标可能与其他某几个因素是相关的，而这个指标与具体哪个因素相对来说更有关系与哪个因素相对关系弱一点，并依次类推，把这些因素进行排序，最后得到一个分析结果，这样就能够得出关注的这个指标与哪些因素更相关。该理论模型求解的过程如下。

确定目标序列和参考序列；变量的无量纲化，因为在分析的过程中涉及到不同的度量单位需要进行无量纲化处理，以减少误差；计算灰色关联系数，计算公式：

式中，ρ为分辨系数，ρ的值越小，关联系数之间的差异就越大，分辨能力也越强；min，max代表两级最小极差和两级最大极差。

按关联度大小排序，通过比较大小，确定哪个参考数列和比较数列更为相似。计算公式：

3 结果与分析

粮食产量受多种因素的影响，所以对这些因素进行量化分析是分析研究的基础，但这同时也是一项比较复杂和困难的工作。因此，本文将坚持数据的可获取性以及指标量化的可行性原则、重点分析主导因素等，并以此为出发点[3]，结合云南省农业生产的实际状况，选取粮食总产量y为参考序列，以粮食播种面积(X1)、农用机械总动力(X2)、农村用电量(X3)、耕地灌溉面积(X4)、化肥施用量(X5)、农用塑料薄膜使用量(X6)、农药使用量(X7)、农业人口(X8)为比较序列，来构建粮食生产的指标体系，见表1。

表1 2010—2020年云南省粮食产量及其影响因素数据

根据灰色关联理论原理[4]，借助MATLAB软件将表1中数据进行灰色关联度计算，如图2所示。

图2 灰色关联分析流程图

计算出各因素的灰色关联度，然后对其进行排序，得到各因素对云南省粮食产量的影响程度，见表2。

表2 云南省粮食产量影响因素的灰色关联分析

从表2可以看出，化肥与农药在灰色关联分析中关联序排名分别为第1、第3，说明化肥施用量的投入能够极大促进粮食的生产水平，极大地提高粮食产量，起着重要的作用。但一味依靠肥料的投入将会加重环境负担，不利于农业的可持续发展，同时也会增加农业污染的可能性，虽然这与目前我国粮食生产现状一致，我国多数主要通过生产资料的高投入、高污染、高消耗的方式来实现粮食的增产，但这代价也是巨大的，因此在加大农药、化肥使用的同时，也要注意合理科学使用，并进一步研发创新技术来缓解对环境造成的压力，努力提高积极因素克服消极影响。

耕地灌溉面积在灰色关联分析中排名第2，对粮食产量也有着较大的影响，进一步说明保障粮食增产的重要物质基础，必须要加大农田水利的建设，完善基础设施建设。

粮食播种面积在云南省影响因素的灰色关联分析中排第4，是除化肥、农药外对粮食产量影响较大的因素，粮食播种面积相较于农业机械总动力对粮食产量影响排在前，直接影响着粮食产量，在一定程度上促进粮食的增产。

农用薄膜与农业人口在灰色关联分析中排名第6和第7，可见与产量的关联程度较小，2010—2020年农用薄膜从8.569万t增至12.1558万t，增幅约为29.5%，农用薄膜用量持续增长且对环境造成压力，因此需科学使用，保护好生态环境。农村人口从2999.8万人减少至2358.6万人，降幅约为21.4%，城镇化的建设必然导致农村人口的减少，这与现实情况相符。

农业机械总动力与农村用电量体现了农业现代化水平，分别在关联分析中排第5、第8，位置较为靠后，说明农业现代化水平较低，在粮食生产的整个过程中机械化发挥着重要的作用，如种子加工机械及耕整地机械都是农业生产必不可少的农具，能够极大提高产前及产中的效率，而现实情况是这些粮食生产技术占据了较少的比重，这主要是由于目前我国种子加工体系比较庞杂，在粮食生产技术中没有起到主导作用，以及保护性耕作技术没有得到广泛推广[5]。而对于收获和收获后技术在粮食的脱粒、干燥等方面极大地提高了农民的劳动效率，而这些收获技术也有待提升，需不断进行技术创新。

4 结论与建议

4.1 结论

云南省粮食产量增加主要依靠化肥与农药的大量投入，而过度地使用化肥农药将产生一系列的问题，如导致土壤的板结与酸化、土壤有机质的减少以及盐碱化等[6]。据相关研究学者表示，农药的使用不仅严重影响农作物本身的生长，同时还会对周围的生态环境带来负担。截至2020年，化肥施用量较2010年增加了约12.074万t，增幅约为6.14%，虽然自2017年以来有小幅下降趋势，但其规模依然较大;农药使用量呈现递减的趋势，但用量仍然较大；这种高投入高污染的生产方式违背了绿色农业发展的理念[7]，不利于当地打造绿色农业，也会限制高端农业的发展。有效灌溉面积对粮食产量的影响位列第2，说明有效灌溉面积对于提高粮食产量作用不容小觑，在提高水资源利用效率的同时，更要加强改善农田水利配套设施的建设，以提高耕地灌溉率从而保证粮食稳产增收。

云南省农业机械化水平的提高是推动粮食增产的重要因素。农业机械总动力自2010年来呈稳步增长态势，2017年出现了递减，2018年后缓慢增长，但仍处于较低水平，农业机械的推广与普及不仅能够降低农业生产成本，提高农业生产效率，也是增强农业生产竞争力必不可少的条件，对于加快农业现代化发展，打造高原特色农业等方面起着重要的积极作用，因此云南省农业机械化水平有着很大的提升空间。

4.2 建议

随着工业化和城镇化的加快推进，非农建设用地将会不断增加，粮食有效播种面积也呈减少的趋势，2020年云南粮食作物播种面积为416.74万hm2，比2010年下降了3.1%。坚持云南人的饭碗主要装云南的口粮[8]，各级政府部门有必要把抓粮食生产工作放在首位，守住基本农田红线，有效防止耕地变为非农用地，提高粮食加工转换的能力，合理调整结构性矛盾，切不可打着发展现代农业、特色农业、生态农业的名号，不合理地大面积扩大高效经济作物的种植。

针对高投入、高消耗现象，建议政府相关部门努力做好宣传工作，组织农民学习农药化肥使用有关知识，并正确引导农民科学使用化肥，依据生产作物种类进行测土配方施肥，避免浪费肥料，多使用农家肥、有机肥等，避免过量施肥或单一化肥的使用，减少面源的污染[9]；在农药方面，要加大对农药的科研投入，加强研发安全农药的研究，从而达到降低环境污染的目的，此外还要大力发展生物农药，做好农民的宣传和培训，使农民充分意识到使用化学农药的危害性及合理使用农药的必要性，使其了解生物农药在作物生产中的适用性，从主观上树立环保意识[10]。

大力发展节水灌溉技术，同时进行推广，如喷灌、渗灌、调压灌溉等[10]。加大对农田水利的建设，扩大有效灌溉面积，确保提升粮食产量的有效途径。农业机械化进一步解放了农村劳动力，有效解决了城镇化后“谁来种田”的粮食生产问题，因此应该建立多元化的农机技术开发体系，完善发展农村科技性服务组织体系，在具体实施中，必须做到以下几点[11]。加强科研投入，增强生产与科研的联系，在较短时间内将科研成果转化为生产力；努力建立农业生产合作社，运用现代化管理理念控制农业生产，实现规模经营；加强农民培训，农业科技培训应结合农村实际，培养具有技术、操作技能和管理知识的新型农民，实现农村劳动力向科技知识的转化。