基于數(shù)學(xué)建模方法的中國食品安全影響因素分析

孫藝桐 馮心源 翁溢晨

摘要：本文對全球糧食系統(tǒng)進(jìn)行了重新優(yōu)化。以中國為例，基于可持續(xù)發(fā)展的視角，找出了影響中國糧食安全的因素，并建立了兩個模型。第一種是主成分分析（PCA），用主成分分析法提取文獻(xiàn)總結(jié)的27個影響因素中的8個公因子，分別是：經(jīng)濟(jì)增長、經(jīng)濟(jì)成本、人口發(fā)展、生活質(zhì)量、公平、資源狀況、生態(tài)狀況和環(huán)境狀況。第二種是結(jié)構(gòu)方程模型（SEM），用來評價這八個因素對糧食安全和可持續(xù)發(fā)展的影響并對這八個因素進(jìn)行賦值。最后，相應(yīng)的可持續(xù)發(fā)展對應(yīng)的R2指標(biāo)為0.873，說明該模型具有較強的解釋力。

關(guān)鍵詞：食品安全；PCA；SEM；可持續(xù)發(fā)展

引言

近年來，全球糧食體系一直是世界共同關(guān)注的焦點之一。它關(guān)系國計民生，其穩(wěn)定是一個具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會和發(fā)展意義的復(fù)雜問題。傳統(tǒng)的全球糧食體系是由大量的國家和國際糧食生產(chǎn)者和分銷商組成的，這種糧食系統(tǒng)使糧食的生產(chǎn)和分配相對便宜和高效。盡管傳統(tǒng)的糧食系統(tǒng)效率極高，糧食產(chǎn)量足以解決世界人口的溫飽問題，但饑餓仍然存在于每個國家。此外，傳統(tǒng)的食品體系追求效率和利潤最大化。這種現(xiàn)階段只追求高產(chǎn)、不考慮子孫后代生存的糧食體系，最終會給生態(tài)環(huán)境帶來不可逆轉(zhuǎn)的破壞。隨著全球人口的不斷增加，全球人口所需的糧食數(shù)量也在逐年增加。在維護(hù)全球生態(tài)系統(tǒng)正常運行的條件下，如何充分、可持續(xù)地利用現(xiàn)有自然資源顯得尤為重要。

考慮到日益嚴(yán)重的全球環(huán)境和人口問題，傳統(tǒng)的糧食體系不能有效保障糧食分配的公平性和自然資源的可持續(xù)利用。我們需要在保持原有效率和盈利能力的同時進(jìn)行優(yōu)化。本文中以中國為例，基于可持續(xù)發(fā)展的視角，建立模型找出了影響中國糧食安全的因素。

1. 主成分分析法（PCA）

以中國為例，通過查找文獻(xiàn)與資料，總結(jié)出27項和糧食安全與可持續(xù)發(fā)展相關(guān)的影響因素，并找出從1996年-2016年有關(guān)這27個影響因素的全部數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)全部來源于世界銀行、統(tǒng)計年鑒等官方網(wǎng)站，具有一定的真實性與準(zhǔn)確性，以此得到影響公平性與可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵性因素。在上文中我們共提取了27個影響指標(biāo)，本文使用因子分析法（FA），通過使用綜合變量代替原來的許多變量，以達(dá)到簡化數(shù)據(jù)和揭示變量間關(guān)系的目的。

該過程運用SPSS 25.0軟件，以KMO值大于0.7和Sig值小于0.00為標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過指標(biāo)間的多次組構(gòu)、論證八大變量，并采用KMO和 Bartlett 球形檢驗依次分析六大變量的效度。其適用性檢驗結(jié)果見表，本次研究的KMO=0.822>0.7，證明利用因子分析進(jìn)行影響指標(biāo)研究可行；顯著水平即Sig值為0.000<0.01，可拒絕相關(guān)矩陣為單位矩陣的原假設(shè)，說明相關(guān)矩陣與單位矩陣存在較大差異，數(shù)據(jù)來自正態(tài)分布主體。因此，該統(tǒng)計數(shù)據(jù)適合開展因子分析。且本次因子提取共提取出八個公因子來代替27個因子，根據(jù)因子特征來為八個公因子進(jìn)行命名，分別為：經(jīng)濟(jì)增加、經(jīng)濟(jì)成本、人口發(fā)展、生活質(zhì)量、公平性、資源狀況、生態(tài)狀況與環(huán)境狀況。

2. 主成分分析模型

將提出的主要成分通過結(jié)構(gòu)方程模型，建立、估計和檢驗各個因素與糧食公平性和可持續(xù)發(fā)展之間的因果關(guān)系，確定各成分相關(guān)關(guān)系的方向及緊密程度。

綜上所述，該結(jié)構(gòu)方程模型可以很好地解釋可持續(xù)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)增長，且其中總結(jié)出的影響因素也具有典型性，為后文進(jìn)行集群分析奠定了基礎(chǔ)。

3. 回歸分析

過建立模型一、模型二，我們得到了對一個對國家可持續(xù)發(fā)展水平有影響的因素。

在回歸分析的基礎(chǔ)上，對模型一的中國數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到答案。

根據(jù)回歸分析，我們得到了中國發(fā)展水平的回歸曲線。由圖中可知，截至目前，中國還未達(dá)到可持續(xù)發(fā)展指數(shù)的最好值，但預(yù)計在2030年可以達(dá)到最高水平可持續(xù)生產(chǎn)范圍的最低值。

結(jié)論

目前的政策在發(fā)展階段更偏重于效率與盈利能力的提高，但到目前為止，仍然有許多人受到饑餓的困擾。此外，追求高生產(chǎn)率也帶來了環(huán)境嚴(yán)重污染、資源迅速消耗等負(fù)面影響。因此，我們調(diào)整了全球糧食系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將公平性與可持續(xù)性放在首位，通過文獻(xiàn)與資料的查找，我們發(fā)現(xiàn)：一個糧食系統(tǒng)如果優(yōu)化了公平和可持續(xù)性，在傳統(tǒng)糧食系統(tǒng)以效率與盈利能力為主的基礎(chǔ)上，將生產(chǎn)的足夠多的糧食進(jìn)行公平合理地分配，解決每一位公民的溫飽問題，同時將剩余資源進(jìn)行更有效地利用，開發(fā)新型能源，做到可持續(xù)發(fā)展。

在經(jīng)濟(jì)實力較高的國家，解決了傳統(tǒng)糧食系統(tǒng)中一味追求效率與盈利能力而忽視的污染問題，同時也逐漸縮小了貧富差距。

在經(jīng)濟(jì)實力較低的國家，解決了不同地區(qū)間糧食分配不平等的現(xiàn)象，對生產(chǎn)資源進(jìn)行了可持續(xù)性利用，同時也在不斷提高國家的整體經(jīng)濟(jì)實力。