基于主成分分析和聚类分析的区域农业竞争力分析

刘红玉，张景川

陇南地区高山峻岭与山谷盆地相互交错，复杂多变，海拔最高达4 200米，最低仅有550米，地形地貌复杂，气候属于亚热带向热带过渡区域，最高气温37.29℃，最低气温−8℃，生物资源非常丰富，树种就有1 300多种.但农业对自然环境和自然条件有很强的依赖性，陇南市各地农业资源分布不均，农业生产条件差异很大，因此，陇南市各县的农业竞争力水平存在很大差异.据统计，2019年成县全年粮食种植面积31.61万亩，全年粮食产量10.24万吨，全年肉类总产量0.45万吨，药材产量0.974 6万吨.徽县粮食作物播种面积45.37万亩，年粮食总产量14.58万吨，全年肉类总产量0.32万吨，药材产量1.219 4万吨.两当县全年粮食种植面积10.82万亩，全年粮食产量2.89万吨，全年肉类总产量0.21万吨，药材产量1.94万吨，较前两县多.陇南地区的农业经济产业为红川酒、金徽酒、核桃、油橄榄、紫皮大蒜、天麻、夏大豆、大黄、红芪、纹党参、半夏、天麻甙、八盘梨、当归、蚕桑、马铃薯、花椒、银杏，狼牙蜜，黑木耳、茶叶、绿茶、烤烟、马铃薯和粉条.可见，分析陇南市各地农业竞争力水平，总结研究各县农业发展的各种优势和不足，才能合理有效的配置农业资源，提高陇南市九县区的整体农业竞争力.

近年来，国内外学者开始研究区域农业竞争力水平相关问题.巩一飞评价了山西省农业竞争力水平.［1］刘晓楠评价了2016年河北省农业竞争力.［2］胡玉成利用因子分析法、熵权法评价了湖北省的农业规模、农业内部结构.［3］王晓蓉运用主成分分析方法和聚类分析法对山东省区域农业竞争力发展进行分类评价.［4］彭博等以主成分分析方法和聚类分析法为基础，将河南省18个市的农业发展状况分解为3个梯度，对不同梯度提出相应的发展对策，为河南省农业快速健康发展提供了理论支撑等.［5］本文综合主成分分析方法和聚类分析方法，在综合考虑各种因素的基础上，构建14项相关指标体系对陇南市区域农业竞争力进行评价与分类，探寻各市（县）农业竞争力的特点和优势，为陇南市农业经济发展规划提供决策参考.

1 评价体系构建与数据来源

1.1 农业竞争力评价指标体系构建

本文参照国内外学者关于区域农业竞争力的文献［6−12］，结合陇南市9个主要县域城市的实际情况，依据指标选取的科学性、精简性、可获取性和可测量性的原则，建立了以农业经济效益、农业社会效益和农业发展成果效益三方面作为该评价体系的二级指标.选用14项三级指标对陇南市区域农业竞争力进行分析，如表1所示.

表1 农业竞争力三级评价指标体系

1.2 数据来源

统计数据部分来源于2018—2019年陇南市《国民经济和社会发展统计公报》，如表2所示.

表2 陇南市各县城市农业竞争力水平指标统计数据

2 实证分析与结果分析

2.1 数据的适用性检验

对陇南市9个县的农业竞争力的指标统计数据进行分析，采用KMO检验和Bartlett检验，进行适用性检验分析，如表3所示.

从表3可以看出，陇南市9个县的农业竞争力KMO检测结果为0.705，Bartlett检验概率为0，表明陇南市9个县的农业竞争力各指标间具有较强的相关性，适合进行因子分析［13］.

表3 KMO和Bartlett的检验

2.2 主成分分析

根据农业竞争力各指标间相关性高低大小将变量进行分组，变量之间相关性较高的分在一组内，在各指标间变量不相关或相关性较低的分在不同组内，每组变量代表一个公共因子.本文分析的陇南市9个县域城市农业竞争力由14个变量（指标）组成，运用因子分析法，以几个公因子的方差贡献率的比重为权数，进行加权求和得出总得分，即得到综合评价函数

根据特征值大小与方差累积贡献率来提取3个公因子［14−17］，对陇南市各县农业竞争力发展的主成分分析，解释的总分差如表4所示.成分载荷矩阵如表5所示.

表4 解释的总分差

从表4可以看出，当主成分个数为3时，累计贡献率达到89.001%，所以选择了3个主成分作为参考数据.

从表5可以看出，第一产业实现增加值、生产总值和全年粮食作物总产量比重在第一主成分上有较高载荷，这说明第一主成分基本反映了农业竞争力指标的信息；社会消费品零售总额、城镇居民人均可支配收入、全县农村从业人员在第二主成分上具有较高载荷；农村居民人均可支配收入、全县农村从业人员、城镇居民人均可支配收入、农田机械总动力、全年粮食作物播种面积比重在第三主成分上有相对较高载荷.

表5 成分载荷矩阵

经过分析，计算出了陇南市9个县域城市的农业竞争力综合得分并且进行了排序，综合排名依次为成县、武都区、礼县、西和县、文县、徽县、宕昌县、康县、两当县.结果见表6.

表6 主成分得分、综合得分及排名

2.3 聚类分析

为了能更加清晰地反映出陇南市九县（区）区域农业发展的程度和差异，找出每类的共同特点，我们采用综合得分和3个公因子得分进行聚类分析，通过SPSS 22.0软件中的系统聚类分析法，进一步分析了农业竞争力的层次和梯度.通过组间瓦尔德法，以切比雪夫距离为度量依据，将数据代入软件就能获得系统聚类分析聚类谱系图，如图1所示.

从图1可以看出，聚类结果可分为四大类：成县为第一类，礼县、武都区、文县为第二类，两当县和宕昌县为第三类.康县、西和县和徽县为第四类.成县自然资源和地理位置优越，机械化程度较高、农业基础设施和相关建设完善、农业特色产品生产和加工技术与其他县相比有较大的优势，因此在区域农业竞争力综合评价中排名第一.然而，综合分析来看，生产效率竞争力方面成县相对较低，这充分说明成县还没有很好的发挥出农业发展优势，因此，成县还需不断调整优化农业产业结构，不断建立完善农业发展制度，进一步提高农业发展水平.宕昌县、两当县和文县要借助好良好的生态环境优势，大力发展特色绿色农业，如栽种，加工中药材等.但由于地处偏远山区，交通不便，经济落后，招商引资困难，农业投资较少，农业发展效率较低，影响了总体农业竞争力.

图1 陇南市各县城市农业竞争力聚类分析图

3 结论与建议

利用主成分分析法，通过对数据分析计算，得出了9个县域城市的农业竞争力综合得分.综合排名依次为，成县、武都区、礼县、西和县、文县、徽县、宕昌县、康县、两当县.利用组间瓦尔德法，将切比雪夫距离作为衡量依据.可聚为四大类：第一类为成县，第二类为礼县、武都区、文县，第三类为两当县和宕昌县.第四类康县、西和县和徽县.从聚类分析来看，陇南市9个主要县域城市中有一个县处于第一类，三个县处于第二类，有两个县处于第三类，有三个县处于第四类.陇南市九县区农业发展的层次和水平随着地域条件的的不同而有明显差异，且发展很不平衡，不充分.

武都区介于北纬32°47′～105°38′之间，总面积为4 683万平方千米，境内高山、河谷、溶洞、丘陵、盆地交错，海拔667～3 600米.气候温暖湿润，光热资源充足，非常有利于多种农作物生长.有花椒、桔柑、油橄榄等经济林果百余种，成县气候湿润，盛产冬小麦、玉米、大豆、薯类，荞麦等是主要粮食作物；冬油菜和大蒜等多种四季菜是主要经济作物；樱桃、核桃、柿子、板栗等是主要经济林果，有杜仲、天麻、茯苓等主要中药材.礼县地处甘肃省东南部，小麦、玉米、洋芋、大豆等是主要的粮食作物；苹果、花椒、核挑等是主要经济林果，礼县全县有森林面积75.9万亩，天然草场144.4万亩，发展畜牧业具有得天独厚的条件.文县地处内陆腹地，属秦巴山区，地形独特，构造复杂.境内山高林密，江河纵横，资源十分丰富，出产中药材.西和县位于甘肃省东南部，西汉水上游，总面积1 861平方千米，有党参、核桃、苹果、黄芪、花椒、半夏、洋芋等土特产，有粉条、亚麻和粉丝等工业产品，有筛子、竹席、背篓、草编工艺品等编织业产品.因此，政府第一要下大力气建设相对落后县（如两当县、康县、宕昌县和文县等）的农业基础设施，改善农业基础设施；第二要大力发挥自然资源优势，将民族风情、地域特征融入特色农业产业中，创建具有优良品质的“名牌”特色农业产业品牌，使陇南市各县的特色农业经济效益综合发展水平逐步提升；第三要紧紧依托优美的自然资源优势、丰富多样的民族文化遗产，大力发展乡村旅游产业（如康县的花桥村，两当县的云屏镇等）.因地制宜，促进产业融合发展，使陇南市的农业竞争力水平再上新的台阶.