湖北省粮食可持续发展分析及优化路径探究

张歆冉 孙晨雪 谢雨濛

（中南林业科技大学商学院 湖南长沙 410004）

2016年，湖北省农业农村厅发布《湖北省农业可持续发展规划（2016—2030年）》，提出要力争成为全国农业可持续发展试点先行区、生态循环农业示范区、绿色农产品质量安全示范区、农业面源污染治理示范区。农业可持续发展的态势在一定程度上决定了粮食可持续发展的趋势。

本研究以粮食单位面积产量为衡量湖北省粮食能否可持续发展的表现因素，选取农作物总播种面积、有效灌溉面积、农业机械总动力、农业技术改造投资、农作物受灾面积、农业中间消耗六个影响因素，利用Stata软件结合最小二乘法回归分析这些因素对湖北省粮食可持续发展的影响情况，进而提出湖北省粮食可持续发展的优化路径。

1 湖北省粮食发展现状

中央一号文件自2004年连续19年聚焦“三农”，提出一系列惠农政策后，湖北粮食生产得到持续发展，粮食单位面积产量由2004年的5 657.15 kg/hm2到2021年的5 899.19 kg/hm2，实现粮食单位面积产量增长4.28%。湖北省在中央农业政策的指导下，实行了最低收购价政策和临时收储政策，实施了良种补贴、粮食直补、农机具购置补贴、农资综合补贴等措施，大大地调动了农民生产的积极性，促进粮食产量不断创下历史新高。但是，湖北省的粮食发展仍存在着高投入低回报、污染环境、科技投入水平不高等问题，影响着其可持续化、现代化发展。

2 湖北省粮食可持续发展的影响因素研究

2.1 研究方法

本文采用最小二乘法结合线性回归分析，研究湖北省粮食可持续发展的影响因素。最小二乘法又称最小平方法，是一种数学优化技术。它通过最小化误差的平方来寻找数据的最佳函数匹配。利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据，使这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小。线性回归分析是根据一个或一组自变量的变动情况预测与其存在相关关系的某随机变量的未来值的一种方法。

2.2 变量及描述性统计

粮食单位面积产量（Y）反映了粮食产出效益，作为被解释变量。农作物总播种面积（X1）反映农业集约化水平，有效灌溉面积（X2）反映农业生产单位和地区水利化程度，农业机械总动力（X3）反映农业机械化水平，农业技术改造投资（X4）反映农业科技投入力度，农作物受灾面积（X5）反映农业受灾减产情况，农业中间消耗（X6）反映农业生产中的损耗情况，作为解释变量。

本文所使用的数据是湖北省2010年—2020年农业相关数据构成的面板数据。各变量的描述性统计分析结果见表1。

表1 主要变量基本统计量

续表1 主要变量基本统计量

2.3 回归分析及参数估计

以上述6个生产要素与粮食单位面积产量建立以下回归方程：

Y=β0+β1·X1+β2·X2+β3·X3+β4·X4+β5·X5+β6·X6+εi

式中，β0，β1，…，β6为回归参数，εi为随机误差项，i=1，2，3，…，n。

本文运用Stata软件对湖北省2010年—2020年粮食相关官方数据进行回归分析，得出各参数的系数和P值，并采用后向筛选法对模型变量进行优化，湖北省粮食单位面积产量第一次回归结果如图1所示。

图1 第一次回归结果

从上述回归结果可得，R-squared为0.998 7，模型的拟合优度在100%左右，调整后的拟合优度为99%左右，回归模型效果较好。对模型显著性分析，进行F检验，F=130.76，Prob＞F=0.066 8，P值均大于10%的置信水平，对于多个解释变量的模型，F检验下解释变量对被解释变量湖北省粮食单位面积产量不显著。因此剔除农作物总播种面积、农业技术改造投资、农业中间消耗3个变量，再对剩下的变量进行回归，回归结果如图2所示。

图2 第二次回归结果

从二次回归结果可得，R-squared为0.931 9，模型的拟合优度在93%左右，调整后的拟合优度为89%，回归模型效果较好。对模型显著性分析，进行F检验，F=22.80，Prob＞F=0.002 4，P值小于10%、5%的置信水平，对于多个解释变量的模型，F检验下解释变量对被解释变量湖北省粮食单位面积产量显著。即有效灌溉面积、农业机械总动力和农作物受灾面积这3个变量对湖北省粮食单位面积产量显著。

2.4 多重共线性检验

由于调整后的模型仍涉及3个解释变量，为了防止3个变量之间存在多重共线性，对模型的三个解释变量进行方差膨胀因素检查。检验结果如图3所示，方差膨胀因子VIF为37.92，因此3个解释变量存在多重共线性，说明数据之间有变量相关的情况。

图3 多重共线性检验结果

2.5 异方差检验

对假设模型进行回归后，对模型进行B-P检验，检验模型是否存在异方差。检验结果如图4所示，该模型B-P检验结果的P值为0.147 9，小于15%显著性水平下的P值，可以接受原假设，残差和解释变量线性相关，即模型不存在异方差。

图4 异方差检验结果

2.6 自相关检验

对数据进行自相关检验，即检验随机误差项前后是否有某种相关性。回归测试后，为了观察回归测试的残差图像进行初步检测，生成相关数据再输入相关命令得到残差图像如图5所示。在k=3，n=9的情况下，查表得到其dl与du值分别为dl=0.279，du=1.875，再根据杜宾与沃森设定的规则，其d值2.079 628位于du与4-du之间，即该模型中无自相关问题。

图5 自相关检验结果

2.7 最终模型建立及其意义解释

根据以上分析，得到湖北省粮食单位面积产量与相关生产要素的回归模型如下：

Y=4654.61-1.87364X2+1.493732X3+0.1311975X5+δi

(t) (17.20) (-3.77) (4.58) (2.66)

研究发现，当有效灌溉面积每下降1 000 hm2，会使湖北省粮食单位面积产量下降1.873 64 kg/hm2；当农业机械总动力每增加10 000 kW，会使湖北省粮食单位面积产量上升1.493 732 kg/hm2；当农作物受灾面积每增加1 000 hm2，会使湖北省粮食单位面积产量上升0.131 197 5 kg/hm2。

3 湖北省粮食可持续发展的优化路径选择

3.1 加强田间配套设施建设，提升农田有效灌溉水平

湖北省应进一步增加对水利设施建设的投入，加大对农田基础灌溉设备的投资。各级政府应当重视农田水利设施建设，强化排灌设施建设和已有水渠的修复，以适应农业规模化、集约化经营的需要。鉴于农田分散经营的现实，建议政府对农田水利设施统筹安排，分块集中组织实施，以保证农田水利设施建设和实施的效果，争取较大程度地改善粮食生产环境，基本改变农业生产“靠天吃饭”的状况[1]。拓宽资金来源渠道，提高资金使用效率，以保证及时有效地改善农业灌溉条件，提升农田有效灌溉水平，增加有效灌溉面积。因地制宜，在湖北省各地相应采取适宜的灌溉方式，结合当地地形地貌特征和水资源状况，配置相关的水利资源。同时，加大灌溉设施的科技投入，不仅仅使用原有的粗放式灌溉设施，更要应用科学的喷灌、滴灌技术，推进节水灌溉，优化传统灌溉方式，提高水资源利用率，扩大灌溉面积[2]。

3.2 加大农业科技投入，提高农业生产要素条件

随着我国财政支农能力的逐渐增强和对农业机械化、科技化发展的重视，湖北省粮食单产能力有着巨大的提升潜力。因此在农业机械化方面，要加大农机具补贴力度，加强宣传、推广，吸引更多的农民主动接受农机具，愿意长期使用农业机械进行粮食生产；因地制宜地结合种植、收获、储存、运输、加工等环节，创制出一批针对性强、制造简易、操作简单的轻简农机具，为进一步引进大型机械打下基础。在农业科技化方面，要加大农业科技投入，进一步推进农业遥感技术在田间肥水管理、作物病虫害监测、作物估产等方面的应用；培育优良品种，加强生物技术在农业中的应用。湖北省应发挥科研大省的能力，进一步加强产、学、研一体化区域合作，培育优秀的农业科技人才，实现省内高等院校、农业科研院所、农业龙头企业的强强联合，建立技术共享与科研反哺农业机制。

3.3 优化防洪防灾措施，减少粮食受灾面积

湖北省地处典型的季风气候区，暴雨频次高，持续时间长，影响广，危害非常严重。省内地貌类型复杂多样，河流湖泊众多，季风气候明显。而这种气象和地貌极易导致暴雨洪涝灾害。暴雨洪涝灾害是指一段时间内的强降雨或持续较长时间的降雨引起的河水泛滥、河道决口及水库垮坝造成的淹没田地、平地积水，对整个农业、国民经济和人民生命财产破坏严重的气象灾害[3]。因此，湖北省首先应提高干堤防洪标准，加强堤坝建设，及时查找并解决溃决隐患，利用现代材料和技术对堤坝进行巩固和整修，切实提高其防洪能力；加大植树造林力度，提高森林覆盖率，制定过度砍伐树木的惩治标准，从源头上提高植被涵养、保持水土能力；减少围湖造田，保障湖泊调蓄能力；合理分散蓄洪区人口，减少该区域粮食种植，以提前预防分洪造成的粮食损失，同时避免形成分洪损失巨大而面临“决策难、转移安置难、分洪及时难与补偿难”的局面[4]。

4 结语

本文将样本数据带入Stata软件进行线性回归分析，F检验下解释变量对被解释变量湖北省粮食单位面积产量不显著，进行数据剔除后，F检验下解释变量对被解释变量湖北省粮食单位面积产量显著。在后续的多重共线性检验中，发现VIF值并没有小于等于10，说明该模型存在多重共线性；并且在异方差检验中，B-P检验结果的P值小于15%显著性水平下的P值，可以接受原假设，残差和解释变量线性相关，模型不存在异方差。这两个检验可以说明整体数据存在问题。最后的自相关检验使用D-W检验法，d值2.079 628位于du与4-du之间，模型中无自相关问题。完成相关检验后，发现湖北省粮食单位面积产量与有效灌溉面积呈负相关，与农业机械总动力、农作物受灾面积呈正相关。根据实际经验，发现湖北省粮食单位面积产量与农作物受灾面积呈正相关是有问题的，整体模型还需改进。

在湖北省粮食可持续发展的优化路径选择上，本文基于最后得到的回归模型，有选择地提出了湖北省应加强田间配套设施建设，提升农田有效灌溉水平；加大农业科技投入，提高农业生产要素条件；优化防洪防灾措施，减少粮食受灾面积的措施。