基于PCA的温室控制蔬菜生产投入与产出调查分析

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摘 要 本文以基于温室控制的蔬菜生产投入与产出关系为研究对象，在对江西乐平温室蔬菜生产基地调查的基础上，使用SPSS统计分析软件对实地调查问卷进行定量比较，采用主成分分析法（pca）重点剖析了智能温室控制系统的使用对菜农投入与产出的各大影响因子。结果表明：智能温室控制系统的技术培训力度、政府的蔬菜补贴和种植户对技术的掌握度对产出影响较大，其次是智能温室控制系统的前期投入、种植面积等因素，而劳动力投入对产出影响不大。

关键词 温室 投入与产出 SPSS 主成分分析法 影响因子

中图分类号：F326.13 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2015.02.090

Investigation and Analysis of Greenhouse Control Vegetable

Production Input and Output Based on PCA

――Take Jiangxi Leping City Vegetable Production base as an example

XIE Weiqin[1]， YANG Xiaoling[2]， KUANG Lingmin[1]， XIAO Zhiyong[1]

（[1] College of Software， Jiangxi Agricultural University， Nanchang， Jiangxi 330045;

[2] Institute of Technology， Jiangxi Agricultural University， Nanchang， Jiangxi 330045）

Abstract In this paper， based on the relationship between the input and output of vegetable production greenhouse control for the study， in Jiangxi Leping greenhouse vegetable production base on the basis of the investigation， using SPSS statistical analysis software for quantitative comparison of field surveys， using principal component analysis （PCA ） focused on the analysis of the use of intelligent control systems， the major greenhouse factor on vegetable inputs and outputs. The results showed that： Intelligent Greenhouse Control System technology training， a large government subsidies and vegetable growers master degree of technology impact on output， followed by the intelligent greenhouse control system upfront investment， acreage and other factors， while labor input does not affect output.

Key words greenhouse; input and output; SPSS; Principal Component Analysis; impact factor

乐平市地处“南昌―九江―景德镇”金三角区域，全境处亚热带季风性湿润气候区，属鄱阳湖平原低丘陵地带，境内一江七河，沿岸土地疏松、肥沃，非常适宜蔬菜作物生长。现乐平市不但是全国无公害蔬菜生产示范基地县（市）之一，而且是江西省唯一的全国绿色食品原料（蔬菜）标准化生产示范基地，同时又是全国鲜活农产品定点批发市场、全国农产品信息采集点、江西省最大的蔬菜基地和蔬菜集散中心、价格形成中心、信息传播中心，初步成为江南地区最大的早春毛豆产地、最有特色的夏秋地瓜和芹菜生产基地、全国最大的红莴笋供应基地。现有40个蔬菜品种获农业部无公害蔬菜产品认证，有9个基地被江西省认定为无公害蔬菜生产基地，规模达12.6万亩。规模的加大，引发着对技术的需求，大量的种植，迫切需要新的技术对种植的支持，因此，对智能温室控制系统在蔬菜生产投入与产出的研究就迫在眉睫，最终得出规模与技术、投入与产出的关系。

1 数据来源以及数据处理

1.1 数据来源

本文采用的数据主要来源于调研团队前往乐平市调研获得。前期准备调查问卷，主要涉及乐平市种植蔬菜类别、种植面积、对智能温室控制系统的使用、政府补贴额度、菜农文化层次、前期投入和最终产出等问题。整个调查发出问卷200份，收回问卷186份，有效回收率为93%。在调研过程中，调研团队就智能温室控制系统在蔬菜生产上的投入与产出与菜农进行深度沟通与交流，并分发调查问卷、引导当地菜农正确完成调查问卷。

1.2 数据处理

针对收回的调查问卷，调研团队对其用统计分析软件SPSS进行数据分析统计。通过选取运用智能温室控制系统的年亩产值（）为产出，选取种植户的学历（）、职位（）、蔬菜种植面积（）、智能温室控技术培训（）、智能温室控制系统的前期投入（）、智能温室控制系统的后期维护费用（）、政府补贴力度（）、运用智能温室控制系统后人力投入（）以及对智能温室控制系统技术的掌握度（）等9个因素为投入进行分析。首先：通过对选取的9个因素数据进行min - max标准化（Min - Max Normalization，也称为离差标准化），再运用描述性分析对数据进行标准化处理，其次运用主成分分析法进行因子分析并对其降维处理，最后运用相关性分析法处理投入与产出关系以获得最终结论。

1.2.1 对数据进行归一化处理

min - max标准化（Min - Max Normalization，也称为离差标准化）是对原始数据的线性变换，使输入值映射到[0-1]之间。具体转换函数如公式（1）：

= （1）

运用该公式对收集的数据进行归一化处理，为接下来的分析做好分析准备。

1.2.2 运用主成份分析法处理数据

主成分分析方法的核心思想是：针对一些具有错综复杂关系、存在内部相关性的因子，采用多元统计的方法对原指标体系降维，将原指标体系归结为能够反映其大量信息的综合因子。

本文运用主成份分析法对原来选定的投入指标体系降维，提取主成份，将归一化的数据运用SPSS对9个因子数据进行主成份分析。其分析得到结果如下：

表1给出了KMO和Bartlett的检验结果。其中KMO值为0.474表示比较适合做因子分析。Bartlett球形度检验Sig值为0.000小于显著水平0.05，表示可以做因子分析。

表1 KMO和Bartlett的检验

表2给出了每个变量共同度的结果，表格数据左侧表示每个变量可以被所有因素所能解释的方差，右侧表示共同度。从该表可以看出，各因素间相关性很强，表明变量中的大部分信息均能被因子所提取，说明因子分析的结果是有效。

表3运用主成份分析法，给出了因子贡献率的结果。由表可以分析出第一个主成份占33.794%，第二个主成份占25.267%，第三个主成份占15.653%，第四个主成份占11.752%，前四个因子的特征值之和为86.467%，前四个成分包含了原9个因子变量86.467%的信息，因此提取前四个因子为主因子。

表2 变量共同度表

表3 种植户投入原变量主成分统计信息

运用表3得到的主成份统计信息，再进行求特征向量矩阵，处理得到结果为表4所示，从特征向量矩阵得出主成分的计算公式如下：

= 0.023 + 0.3310.009 + 0.261 + 0.53 + 0.489 + 0.3240.203 + 0.394

= 0.083 + 0.4490.5080.0620.055 + 0.1460.465 + 0.506 + 0.181

= 0.334 + 0.036 + 0.294 + 0.6580.244 0.2540.023 + 0.338 + 0.359

= 0.027 + 0.004 + 0.0060.010 + 0.004 + 0.0070.003 + 0.0020.005

其中、、、是经过主成份分析得到的第一、第二、第三、第四主成份，（ = 1，2，3，4，5，6，7，8，9）都经过了特征化处理。

表4 特征向量矩阵

1.2.3 数据的相关性分析

主成分分析法处理后的数据再进行相关性分析处理，得出了相关性系数矩阵（见表5），进一步分析得出了乐平基于智能温室控制系统的蔬菜投入与产出关系。具体从表5可以看出，智能温室控制系统在乐平市蔬菜投入与产出的相关性较强。其中，智能温室控制系统的技术培训对乐平市蔬菜产出相关性系数为0.689，乐平市蔬菜产出与政府的补助相关性系数为0.637，从而可知，乐平市蔬菜的产出与这两项因子是密切相关的。其次种植户对智能温室控制系统技术的掌握系数为0.545，该因子也对乐平市蔬菜的产出具有一定影响。

2 智能温室系统在农业投入与产出效益分析

智能温室控制系统是将最新科学技术应用在农业生产中，菜农若掌握了这个技术，不仅可以减少恶劣天气影响，而且还能给菜农们带来更多的收入。如果能够大面积普及，形成一定的规模化产业，那带来的经济效益肯定是可观的，可以带动整个产业的繁荣。目前，乐平市专门成立蔬菜科学研究所，并建立蔬菜工厂化育苗基地，该基地有工厂化育苗中心，年可生产优质蔬菜苗1000余万株，可带动6000余户菜农致富。据不完全统计，截至目前，乐平全市蔬菜播种面积31.8万亩，总产量突破97.8万吨，总产值12.15亿元，蔬菜批发大市场全年总交易量74.8万吨，交易额12.3亿元，菜农人平均收入达2800余元。

3 提高收益对策

通过智能温室控制系统在蔬菜投入与产出的效益分析，结论证明智能温室控制系统在蔬菜生产中的收益主要受到智能温室控制系统的培训次数、政府的补贴和菜农对智能温室控制系统技术的掌握度、系统前期投入、种植面积和劳动力等因子影响，其中培训次数、政府的补贴影响最大，其次是菜农对智能温室控制系统技术的掌握度、系统的前期投入，而种植面积和劳动力基本没有影响。因此，本文认为：进一步加强对智能温室控制系统技术的推广，安排专业技术人员对菜农培训，促进菜农对技术的掌握和使用;政府加大补贴力度，让菜农可以放心地使用智能温室控制系统。在前期技术推广和政府补贴的基础上，菜农能够充分地使用智能温室控制系统，也能提高蔬菜的产量和质量。

*肖志勇为本文通讯作者

基金项目：江西省大学生创新创业训练项目（项目编号DC201332）;江西省教育厅青年科学基金项目（项目编号GJJ13250）

参考文献

[1] 杨凡，齐振宏，王景旭，周末.水稻投入产出效率评价及相关因素分析[J].统计与决策， 2011（17）：100 - 102.

[2] 柴有江.打造高品位“江南菜乡”乐平市做大做强蔬菜产业综述[N].景德镇日报，2012 - 07 - 15.

[3] 彭桂兰，张学军.温室环境计算机测控技术的研究现状和发展趋势[J].现代化农业，2002（5）：9 - 11.

[4] 陈胜.SPSS统计分析从入门到精通[M].北京：清华大学出版社，2010.