基于熵权法对郑州市粮食产量影响因素评价

宋晓蓝，张 萌，宋 娟，陈 恒，韩雨佟，巴明廷

郑州师范学院 地理与旅游学院，河南 郑州 450044

我国的国民经济发展、社会的稳定和谐与国家自强一直被粮食安全问题影响着[1]。作为河南省会的郑州市，人口较多，人均耕地面积远低于全国的平均水平且呈现出逐年下降的趋势，耕地承载压力持续增大，能够使用的储备地资源又十分紧缺[2]，特别是粮食生产储备耕地面积储量少，因此对粮食产量影响因素的评价和分析对保证粮食生产安全具有重大意义。粮食产量变化影响因素的评价指标需要系统、全面反映其对粮食产量变化情况，作为综合评价的基础和依据[3]，本文通过采集郑州市1998-2017年的农业机械总动力、实际耕地面积、粮食播种面积、化肥使用量、乡村从业人员、造林面积、农村用电量、有效灌溉面积[4]八个影响因素的数据，运用熵权法研究其对郑州市粮食产量变化的影响权重，为今后郑州市粮食保障工作提供相应的参考，保障郑州市的粮食生产安全，为整个河南省社会稳定、经济的持续性发展提供理论数据支持。

一、评价方法及步骤

信息熵是被用来描绘信息论中所包括信息的无序度的量，经由信息熵来度量信息的无序化水平，熵越大则无序化水平越高，相对应的该信息所占有的效力也就越低[4]。基于此类原理，将信息熵引入到对粮食产量变化影响因素权重的确定中来，通过收取数据形成数据序列，并算出该数据序列的信息熵，若该数据序列的差别越大大，则提供的粮食产量影响因素就越大，其权重也就应当越大，并经过数据序列的变异情况来确定各影响因素对粮食产量的影响的大小[4]。

基于熵权法的粮食产量变化的影响因素权重确定的具体计算步骤[4-16]如下：

（一）数据采集和处理

相关数据是通过查询《郑州统计年鉴》以及1998—2017年的郑州市统计公报的相关信息以此作为数据源，得到了郑州市粮食产量变化影响因素的相关数据，并对得到的数据xij归一化，计算得出比重Pij即：

（二）熵值计算

对于第j个影响因素来讲，使用此影响因素下的数据加入计算此影响因素的熵值ej，即下列式子：

（三）计算偏差度

对已经明确的第j个影响因素，若某影响因素对粮食产量的影响程度变得越来越小时，则某影响因素下的数据列会越来越靠近完全无序状态。同理，影响程度越大，则该影响因素的偏差度应该越小。因此可定义[4]：

（四）计算权重

将前述算出的偏差度归一化之后，所获得的值便是各影响因素的权重，这显示了各个影响因素对粮食产量推测的影响情况。其中第j 个影响粮食产量因素权重的计算公式为：

二、结果与分析

（一）评价结果分析

根据《郑州统计年鉴》和郑州市统计公报，收集整理了1998-2017年河南省郑州市粮食产量及各影响因素指标值（图1、表1），并使用熵权法来计算郑州市粮食产量变化的影响因素的权重[4]。

图1 1998-2017年郑州市粮食产量

在计算各个粮食产量变化影响要素的权重大小前要先运用公式（1）对所统计的数据进行归一化，归一化处理的结果以及权重值见表2。

从数据中，比较各个影响因素的权重结果可得，造林面积对郑州市粮食产量变化影响最大，其他影响因素重要性依次为农业机械总动力、有效灌溉面积、农村用电量、粮食播种面积、实际耕地面积、化肥使用量、乡村从业人员。这与之前的研究结果不尽相同[4-17]，李俊和李妍等研究发现农村用电量、粮食播种面积对粮食产量影响最大，而本研究中造林面积对郑州市粮食产量变化的影响最大。粮食播种面积对其影响较低，这可能是由于一方面郑州地区粮食单产量较高[18]，另一方面郑州市每年造林的面积不断增加，城市化进程加快，城市建设占用的土地增加[19]，致使郑州市的实际耕地面积逐渐缩小，粮食的产量受到较大的影响。因此，在追求增加造林面积的同时也要保障农业的稳定发展，保证耕地的面积，并通过科学种田，实行耕地、造林综合治理规划等措施，抓好农田的基本建设，改造中低产能耕地，合理平衡粮食播种面积和造林面积。此外，农业机械总动力反映了农村耕种机械化作业的情况，从历年数据来看，农业机械总动力在逐渐增长，但从结果来看，郑州市的机械化还处于较低水平，对本区粮食产量变化影响的重要性较造林面积小，因此，要提高粮食生产量必须加大对农村科学技术的投入，提高郑州市本地区的机械化水平。另外，有效灌溉面积和农村用电量也是影响产量较大的因素，说明提高机械化的同时也需要加强建设农村水利设施，保证农田能够得到有效灌溉。

（二）郑州市粮食生产方式提高对策

1.施行科技兴农、推行智慧农产业。为了增进郑州市粮食产量，首先就是要加强发展提高科技力量。一方面是要改进农业科研传统保守的体系，加强农业科研机构与农业生产相结合。另一方面则要优化多形式、多通道领域的农业技术推行扩大制度，同时也要完善政府方面主控的农业技术推行机构，指引相关社会力量和企业进入高科技、高附加值的农业技术推广范畴，从而进行多方合作。发展智慧农业，首先要拓宽高新技术的应用范围和郑州市郊区县域的覆盖面，促进物联网技术在所有郊区和县市的应用。其次，要将地理信息技术、网络通信技术、智能控制技术等现代信息技术与农业信息资源的整合，使其全面管理生产活动，以此建立远程预警集成的信息技术系统平台。

2.推进农业产业化、发展都市农产业。郑州市粮食产量发展水平较低，一定程度上受限于农业产业发展缓慢，故步自封，需要加强农业产业化经营[20]，进而建构起农产品产销一体化体系。在农产品质量、品牌打造、以及价值链推进、农业经营主体体系方面要加强完善，要积极将各个生产消费等环节联结在一起，打造郑州本区的农业品牌。同时，为了加快发展农业产业化联合体，要促进农村资源要素的整合和共享，在持续创新和推进的新形式中扩大农业产业链的价值。此外，在工业产业和城镇化生长发育成熟的前提下，都市农业的发展是工业产业和城镇化的新方向[21]，郑州拥有较好的农业当代化内外部条件，对于都市农业的发展有较为坚实的基础。

表1 1998-2017年郑州市粮食产量变化影响因素指标值

表2 1998-2017年郑州市粮食产量变化影响因素归一化结果值及权重值

综上所述，粮食产量变化的研究需要考虑多方面的因素，从中找到影响变化的主要因子，以此作为提高粮食产量的突破口。研究结果显示，郑州市粮食产量变化的影响要素中，比重大小依次为造林面积＞农业机械总动力＞有效灌溉面积＞农村用电量＞粮食播种面积＞实际耕地面积＞化肥使用量＞乡村从业人员，这说明在农林的发展中，要科学合理规划造林和农业的区域，留存足量并适合农业生产的耕地，减少二者发展产生的冲突。此外，该研究提出了要加强科研力量和现代技术与农业生产的结合，提高粮食产量的同时检验科研成果对实际生产生活的作用，另外也需要将农业产业化、都市农业纳入提高粮食产量的新手段。