基于主成分分析法的全球糧食系統評價

曾 濤，周文慧，陳 婷

（三峽大學 機械與動力學院，湖北 宜昌 443002）

糧食安全是世界和平與發展的基本保障，在構建人類命運共同體的基礎上起著關鍵性作用。當前全球食物系統已經受到諸多威脅，新冠肺炎疫情使食物系統更加脆弱，同時敲響了未來農業食物系統的警鐘，世界進入多危機并存的復合型風險時代。據世界糧食計劃署預測，受新冠肺炎疫情沖擊，到2020年底，處于食物危機，面臨急性嚴重食物不安全中的人口數量將增至2.65×108人，比2019年的1.35×108人增加了1.3×108人。反映出當前糧食系統極不穩定，在面對突如其來的災難時，無法提供正常供給的情況。

1 問題分析

為了更好地解決糧食安全問題，在現有食品系統的基礎上進行優化和完善，構造出解決糧食安全問題的十準則模型（Ten Principle Model，簡稱TPM模型），在此基礎上提出了符合TPM模型的十大原則，旨在減輕對食品系統效率和盈利能力的側重程度，強化食品系統可持續性和公平性，促進社會、經濟和環境的和諧發展。為了對比TPM模型下的食品系統和現有食品系統的差異，將4項指標定量化，以方便對食物系統的研究。

2 模型的建立與求解

參考城市智慧增長模型[1]的分析，整理出與食物系統相關的十大原則，并對其指標進行量化分析，綜合判斷這個系統的可行性。這種思想在一定程度上簡化模型、增強模型的可行性，在全球各地都具有很強的適用性。

秦鐵崖比李太嶂高出大半頭，這就讓李太嶂占盡便宜。嘭的一聲悶響，李太嶂一頭撞在秦鐵崖胸骨上，差一點就將兩只龍爪手震開。

相對于例1～例4“無”修飾謂語，例5和例6“無”的用法更為特殊，與“不”連用，構成雙重否定，表肯定后更有強調意味。

式中：P——成本利潤率；R——銷售收入；C——農產品成本。TPM模型提倡將土地混合利用率最大化，降低化學用品的使用量。據聯合國預測，到2030年，全球人口將達到85×108，世界人口到2050年預計將達到近100×108。為了滿足日益增長的人口數量對糧食的需求，《世界資源報告：創造一個可持續的糧食未來》提出全球糧食系統亟需經歷改變，旨在滿足糧食需求的同時，最大限度減小對環境可持續化的影響，應做到如下3個平衡：必須縮小目前糧食數量與2050年所需糧食數量之間的缺口；農業必須對包容性經濟和社會發展做出貢獻；減少農業生產和發展對環境的不利影響。

式中：Qc——指糧食流通數量；Q——該地區糧食產量。

此外流通效率E2在糧食供給中的地位極其重要，包含了糧食運輸、倉儲、裝卸、包裝、配送和信息應用的一條完整的環節鏈。流通效率是指在糧食調度過程中本地區流通數量和產量的比值[3]。TPM指出，通過加快基礎設施建設，完善倉儲物流體系以提高流通效率，在此基礎上將物流運輸進一步規范化。流通效率是指在本地區內糧食流通數量和糧食產量的比值，如下式：

根據E1和E2，可得效率E計算公式如下

式中：Q——該地區糧食產量，S——該地區面積，H0——單位土地面積在理想環境可能生產出的最大糧食產量（以實驗室環境為參考，土壤、氣候、溫度、水分等均為最優生長環境，種子為當前產量最高的種子，即假設普通室外環境下的單位產量永遠無法達到理想值）。

在信息化教學的發展過程中，教師要具備一定的監控能力，確保教學活動的有效開展，通過準確的評價以此來得到合理的反饋，實現對教學活動的調節。在微課模式下要運用好教學活動，幫助學生掌握好重點知識。通過運用好微課技術，能夠借助信息化的數據來掌握學生的實際學習情況，同時也可以在信息化分析的基礎上來對教學效果進行評價。

土壤資源的安全與合理利用是提升土壤綜合功能的關鍵要素，是社會持續發展的重要保障。為進一步構建土壤生態系統，讓我們腳下的土壤“重煥青春”，9月3日，北京奧特奇生物制品有限公司暨賽土豐產品啟動儀式在京成功舉行。本次會議由美國奧特奇作物科學舉辦，會議邀請巴西奧特奇作物科學巴西國家經理Ney為到場來賓介紹奧特奇在微生物領域的“奇妙”之處。奧特奇作物科學致力于通過天然、營養的方法改善植物的健康和生長狀況，從而提高農產品營養價值。此次，奧特奇將賽土豐帶到中國，讓生物技術的福祉惠澤我國農業發展。

在TPM模型中，考慮到效率包括生產效率和流通效率，模型應充分結合這兩項指標綜合分析。生產效率E1是生產水平的直接體現，生產效率的提升是推進農業現代化發展的重要內容，而提升糧食生產效率的關鍵是識別影響糧食生產效率的因素[2]。生產效率直接影響國家糧食總量，是糧食系統中不可或缺的影響因子。為了提高生產效率，TPM模型認為應合理選擇分配資源投入量。用單位產量和理想產量的比值將生產效率標準化。

十大原則是：合理選擇、分配農業資源投入量；加快基礎設施建設，完善倉儲物流體系；創新農業生產模型；減少糧食霉變，加強存儲保護措施；優化農業布局和產品結構，提高農業整體效益；提高土地混合利用率；降低化學物品使用量；平衡農業生產和環境發展之間的矛盾；完善公民保障制度；縮小地區收入差異（GINI指數）。

本研究擬采用LC-MS/MS法對原發性高脂血癥人群的血漿中9種膽汁酸的分布情況進行分析，并通過與健康人群相關膽汁酸進行比較，了解人體的血脂水平與其血漿膽汁酸分布情況的相關性，對比分析原發性高脂血癥人群與健康人群血漿中膽汁酸的組成與含量差異，以期為原發性高脂血癥人群的治療和飲食結構調整提供有力的客觀性依據。

食物系統的可持續性涉及范圍廣，為建立合理的糧食可持續發展評價方法，在中國選取5個省，利用主成分分析法將影響糧食可持續發展的多個指標化為合并為幾個綜合指標。將影響糧食發展的可持續因素分為水資源、農藥使用、化肥使用、耕地減少、農業廢棄物、溫室氣體6個方面。統計各指標的數值，并進行正向化和標準化處理，利用SPSS對指標數據進行分析，得到各主成分的特征值和累計貢獻率如表1所示。

主成分分析法能夠最大限度地反映樣本間的差異，是概括所選指標差異信息的最佳線性函數。表1所示，前3個主成分特征值均大于1，且累積方差貢獻率為97.2%，對解釋變量的貢獻較大，綜合了影響食物系統可持續性發展因素的絕大多數信息，因此提取前3個作為主成分。將各主成分對應的方差貢獻率與累積貢獻率的比值作為權重，得到可持續性指標的計算公式：

表1 SPSS分析結果Tab.1 The SPSSanalysisresults

式中，X1、X2、X3為主成分因子。通過對成分的系數矩陣的分析，得出X1的主要相關成分為農藥和肥料的使用，代表化學物質指標；X2的主要相關成分為溫室氣體；X3的主要相關成分為耕地減少。中國經緯跨度廣，省份面積大，選取對象覆蓋了多種地形與氣候，故該計算方法同樣適用于各個不同地區的國家。其中，用函數的標準差σ作為公平性的指標，表示函數分布的集中程度。σ越大，分布越不均勻，說明食物系統的公平性越差。計算公式如下：

式中：F——公平性指標；σ0——食物不足發生率為0.3%的國家的人口持糧量的正態分布方差，表示研究國家對應的標準差。

3 結論

本研究首先依照4個指標總結出食物系統十大原則，建立TPM模型。其次通過建立十大原則，對復雜的5個指標，包括效率、盈利能力、可持續性、公平性指標進行歸類，定量計算，最后提出不同國家應結合自己的國情以及實際情況具體分析，進而優化調整食物系統。