基于主成分分析和聚類分析的區域農業競爭力分析

劉紅玉，張景川

隴南地區高山峻嶺與山谷盆地相互交錯，復雜多變，海拔最高達4 200米，最低僅有550米，地形地貌復雜，氣候屬于亞熱帶向熱帶過渡區域，最高氣溫37.29℃，最低氣溫?8℃，生物資源非常豐富，樹種就有1 300多種.但農業對自然環境和自然條件有很強的依賴性，隴南市各地農業資源分布不均，農業生產條件差異很大，因此，隴南市各縣的農業競爭力水平存在很大差異.據統計，2019年成縣全年糧食種植面積31.61萬畝，全年糧食產量10.24萬噸，全年肉類總產量0.45萬噸，藥材產量0.974 6萬噸.徽縣糧食作物播種面積45.37萬畝，年糧食總產量14.58萬噸，全年肉類總產量0.32萬噸，藥材產量1.219 4萬噸.兩當縣全年糧食種植面積10.82萬畝，全年糧食產量2.89萬噸，全年肉類總產量0.21萬噸，藥材產量1.94萬噸，較前兩縣多.隴南地區的農業經濟產業為紅川酒、金徽酒、核桃、油橄欖、紫皮大蒜、天麻、夏大豆、大黃、紅芪、紋黨參、半夏、天麻甙、八盤梨、當歸、蠶桑、馬鈴薯、花椒、銀杏，狼牙蜜，黑木耳、茶葉、綠茶、烤煙、馬鈴薯和粉條.可見，分析隴南市各地農業競爭力水平，總結研究各縣農業發展的各種優勢和不足，才能合理有效的配置農業資源，提高隴南市九縣區的整體農業競爭力.

近年來，國內外學者開始研究區域農業競爭力水平相關問題.鞏一飛評價了山西省農業競爭力水平.［1］劉曉楠評價了2016年河北省農業競爭力.［2］胡玉成利用因子分析法、熵權法評價了湖北省的農業規模、農業內部結構.［3］王曉蓉運用主成分分析方法和聚類分析法對山東省區域農業競爭力發展進行分類評價.［4］彭博等以主成分分析方法和聚類分析法為基礎，將河南省18個市的農業發展狀況分解為3個梯度，對不同梯度提出相應的發展對策，為河南省農業快速健康發展提供了理論支撐等.［5］本文綜合主成分分析方法和聚類分析方法，在綜合考慮各種因素的基礎上，構建14項相關指標體系對隴南市區域農業競爭力進行評價與分類，探尋各市（縣）農業競爭力的特點和優勢，為隴南市農業經濟發展規劃提供決策參考.

1 評價體系構建與數據來源

1.1 農業競爭力評價指標體系構建

本文參照國內外學者關于區域農業競爭力的文獻［6?12］，結合隴南市9個主要縣域城市的實際情況，依據指標選取的科學性、精簡性、可獲取性和可測量性的原則，建立了以農業經濟效益、農業社會效益和農業發展成果效益三方面作為該評價體系的二級指標.選用14項三級指標對隴南市區域農業競爭力進行分析，如表1所示.

表1 農業競爭力三級評價指標體系

1.2 數據來源

統計數據部分來源于2018—2019年隴南市《國民經濟和社會發展統計公報》，如表2所示.

表2 隴南市各縣城市農業競爭力水平指標統計數據

2 實證分析與結果分析

2.1 數據的適用性檢驗

對隴南市9個縣的農業競爭力的指標統計數據進行分析，采用KMO檢驗和Bartlett檢驗，進行適用性檢驗分析，如表3所示.

從表3可以看出，隴南市9個縣的農業競爭力KMO檢測結果為0.705，Bartlett檢驗概率為0，表明隴南市9個縣的農業競爭力各指標間具有較強的相關性，適合進行因子分析［13］.

表3 KMO和Bartlett的檢驗

2.2 主成分分析

根據農業競爭力各指標間相關性高低大小將變量進行分組，變量之間相關性較高的分在一組內，在各指標間變量不相關或相關性較低的分在不同組內，每組變量代表一個公共因子.本文分析的隴南市9個縣域城市農業競爭力由14個變量（指標）組成，運用因子分析法，以幾個公因子的方差貢獻率的比重為權數，進行加權求和得出總得分，即得到綜合評價函數

根據特征值大小與方差累積貢獻率來提取3個公因子［14?17］，對隴南市各縣農業競爭力發展的主成分分析，解釋的總分差如表4所示.成分載荷矩陣如表5所示.

表4 解釋的總分差

從表4可以看出，當主成分個數為3時，累計貢獻率達到89.001%，所以選擇了3個主成分作為參考數據.

從表5可以看出，第一產業實現增加值、生產總值和全年糧食作物總產量比重在第一主成分上有較高載荷，這說明第一主成分基本反映了農業競爭力指標的信息；社會消費品零售總額、城鎮居民人均可支配收入、全縣農村從業人員在第二主成分上具有較高載荷；農村居民人均可支配收入、全縣農村從業人員、城鎮居民人均可支配收入、農田機械總動力、全年糧食作物播種面積比重在第三主成分上有相對較高載荷.

表5 成分載荷矩陣

經過分析，計算出了隴南市9個縣域城市的農業競爭力綜合得分并且進行了排序，綜合排名依次為成縣、武都區、禮縣、西和縣、文縣、徽縣、宕昌縣、康縣、兩當縣.結果見表6.

表6 主成分得分、綜合得分及排名

2.3 聚類分析

為了能更加清晰地反映出隴南市九縣（區）區域農業發展的程度和差異，找出每類的共同特點，我們采用綜合得分和3個公因子得分進行聚類分析，通過SPSS 22.0軟件中的系統聚類分析法，進一步分析了農業競爭力的層次和梯度.通過組間瓦爾德法，以切比雪夫距離為度量依據，將數據代入軟件就能獲得系統聚類分析聚類譜系圖，如圖1所示.

從圖1可以看出，聚類結果可分為四大類：成縣為第一類，禮縣、武都區、文縣為第二類，兩當縣和宕昌縣為第三類.康縣、西和縣和徽縣為第四類.成縣自然資源和地理位置優越，機械化程度較高、農業基礎設施和相關建設完善、農業特色產品生產和加工技術與其他縣相比有較大的優勢，因此在區域農業競爭力綜合評價中排名第一.然而，綜合分析來看，生產效率競爭力方面成縣相對較低，這充分說明成縣還沒有很好的發揮出農業發展優勢，因此，成縣還需不斷調整優化農業產業結構，不斷建立完善農業發展制度，進一步提高農業發展水平.宕昌縣、兩當縣和文縣要借助好良好的生態環境優勢，大力發展特色綠色農業，如栽種，加工中藥材等.但由于地處偏遠山區，交通不便，經濟落后，招商引資困難，農業投資較少，農業發展效率較低，影響了總體農業競爭力.

圖1 隴南市各縣城市農業競爭力聚類分析圖

3 結論與建議

利用主成分分析法，通過對數據分析計算，得出了9個縣域城市的農業競爭力綜合得分.綜合排名依次為，成縣、武都區、禮縣、西和縣、文縣、徽縣、宕昌縣、康縣、兩當縣.利用組間瓦爾德法，將切比雪夫距離作為衡量依據.可聚為四大類：第一類為成縣，第二類為禮縣、武都區、文縣，第三類為兩當縣和宕昌縣.第四類康縣、西和縣和徽縣.從聚類分析來看，隴南市9個主要縣域城市中有一個縣處于第一類，三個縣處于第二類，有兩個縣處于第三類，有三個縣處于第四類.隴南市九縣區農業發展的層次和水平隨著地域條件的的不同而有明顯差異，且發展很不平衡，不充分.

武都區介于北緯32°47′～105°38′之間，總面積為4 683萬平方千米，境內高山、河谷、溶洞、丘陵、盆地交錯，海拔667～3 600米.氣候溫暖濕潤，光熱資源充足，非常有利于多種農作物生長.有花椒、桔柑、油橄欖等經濟林果百余種，成縣氣候濕潤，盛產冬小麥、玉米、大豆、薯類，蕎麥等是主要糧食作物；冬油菜和大蒜等多種四季菜是主要經濟作物；櫻桃、核桃、柿子、板栗等是主要經濟林果，有杜仲、天麻、茯苓等主要中藥材.禮縣地處甘肅省東南部，小麥、玉米、洋芋、大豆等是主要的糧食作物；蘋果、花椒、核挑等是主要經濟林果，禮縣全縣有森林面積75.9萬畝，天然草場144.4萬畝，發展畜牧業具有得天獨厚的條件.文縣地處內陸腹地，屬秦巴山區，地形獨特，構造復雜.境內山高林密，江河縱橫，資源十分豐富，出產中藥材.西和縣位于甘肅省東南部，西漢水上游，總面積1 861平方千米，有黨參、核桃、蘋果、黃芪、花椒、半夏、洋芋等土特產，有粉條、亞麻和粉絲等工業產品，有篩子、竹席、背簍、草編工藝品等編織業產品.因此，政府第一要下大力氣建設相對落后縣（如兩當縣、康縣、宕昌縣和文縣等）的農業基礎設施，改善農業基礎設施；第二要大力發揮自然資源優勢，將民族風情、地域特征融入特色農業產業中，創建具有優良品質的“名牌”特色農業產業品牌，使隴南市各縣的特色農業經濟效益綜合發展水平逐步提升；第三要緊緊依托優美的自然資源優勢、豐富多樣的民族文化遺產，大力發展鄉村旅游產業（如康縣的花橋村，兩當縣的云屏鎮等）.因地制宜，促進產業融合發展，使隴南市的農業競爭力水平再上新的臺階.