基于主成分分析的新疆棉花種植面積變動及驅動力

王力+韓亞麗

摘要：新疆作為我國重要的優質棉生產基地，其棉花種植面積的變動將影響我國整個棉花產業的穩定發展。在基于2000—2014年新疆棉花數據和相關調研的基礎上，分析新疆的棉花種植情況，并利用主成分分析和多元線性回歸方法，定性與定量相結合地解釋新疆棉花種植的主要驅動力。結果表明，2000年以來新疆棉花種植面積整體呈增加趨勢，并逐步趨于穩定；新疆棉花種植面積變化的主要驅動力體現在產業投入、市場環境和棉花替代作物上，其中以農業機械總動力投入和化學纖維產量的影響最為突出。

關鍵詞：新疆；棉花種植面積；全國占比；主成分分析；驅動因子；價格變動；植棉勞動力成本

中圖分類號： F326.12 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2017）01-0267-03

棉花是我國的重要戰略物資，關系著國計民生，在我國經濟發展中占有重要地位。近年來，受國際市場沖擊和價格變動的影響，棉花種植面積波動性大，影響了棉花產業的穩定，有關棉花供給的研究逐漸成為熱點。肖雙喜等利用多元回歸模型，對新疆、河南、江蘇和山東棉花種植面積的影響因素進行了分析，發現棉農的種植慣性及收入因素對棉花面積影響很大[1]。鐘甫寧等利用面板數據對影響我國棉花生產區域格局的因素進行了分析，結果表明，棉花與替代作物的價格、單位面積產量比值、非農就業機會、農業投資等因素對棉花生產區域格局都有較大的影響，尤其是棉花與替代作物的相對價格影響最為突出[2]。譚硯文等利用適應性預期模型與協整檢驗技術對中美兩國棉花生產者供給反應函數進行了度量，發現我國棉農的決策行為主要受成本和價格的影響，而美國的棉農卻呈現出反市場化的逆向行為[3]。楊莉等運用灰色關聯分析法和計量經濟學方法對新中國成立以來新疆棉花時空演變和影響因素進行研究，結果表明，新疆棉花面積具有明顯的階段性和波動性，棉花單產與棉花種植面積的關聯度最強[4]。雖然上述研究從微觀、宏觀層面運用多種方法對棉花供給進行了探討，但也存在一定局限性，即上述研究多集中在2008年左右，而近年來我國棉花市場發生了巨大變化，棉花供給的影響因素也會有所差異。本研究從棉花產前、產中和產后更全面的視角對棉花種植面積的影響因素進行探索。

隨著長江流域和黃河流域的植棉面積急劇萎縮，棉花種植布局開始向西轉移，新疆棉區優勢地位凸顯，目前已形成了“世界棉花形勢看中國，中國棉花市場看新疆”的格局，可見新疆棉花種植面積的變化將直接影響到棉花的產量。因此，研究新疆棉花種植面積的變化情況及種植的主要驅動力，在棉花市場需求逐步回暖的背景下，對促進新疆棉花產業的發展、穩定全國棉花市場供應、推動新疆棉業的可持續發展具有重要意義。本研究運用主成分分析和多元線性回歸等方法，對新疆地區2000—2014年的棉花種植面積及變化情況進行分析，以探求其變化規律及驅動機制，從而為新疆棉花產業的發展提供新思路。

1 研究區域概況

20世紀80年代以來，在優質棉生產基地建設項目和“一黑一白”等政策的扶持下，新疆棉花產業發展迅速。從1994年起，新疆棉花總產、單產、商品調撥量已經連續22年居全國首位，成為我國最具比較優勢的棉花產區。由圖1可見，新疆棉花種植面積直線上升，2015年新疆棉花種植面積是2000年的1.88倍，達到190.43萬hm2，占全國種植面積的 50.13%。棉花目標價格補貼政策實施后，新疆政府制定了棉花種植結構調整計劃，2015年下調幅度達到6.12%，2016年繼續下調約16.7萬hm2，考慮到新疆棉花的戰略地位，棉花種植面積將趨于穩定。2015年新疆棉花產量達到350.3萬t，占全國總產量的62.5%。2015年新疆生產建設兵團（簡稱兵團）棉花生產成本達到 31 627.5元/hm2，地方成本為 28 500元/hm2 左右，其中勞動力成本占60%左右。由于人力資源的匱乏和農業科技的不斷進步，新疆棉花機械化得到快速發展。2015年全新疆實現58%的機采率，兵團棉花種植面積達62.95萬hm2，機采棉面積突破43.33萬hm2，占棉花總播種面積的68.84%，其中尤以第八師機采棉發展最快，第八師棉花機采率達到82%。新疆地方機采率達到22%，機采棉主要分布在精河、沙灣、博樂和瑪納斯等區域，其中沙灣縣四道河子鎮的機采率達到100%，瑪納斯縣達到80%。棉花已成為新疆國民經濟的支柱產業之一，是農民收入的重要來源，據統計，新疆棉花產值占農業總產值的50%左右，新疆生產建設兵團棉花產值占種植業的60%，農戶收入中35%來自棉花產業，棉花主產區則占60%～70%（數據源于《2016年新疆統計公報》及2016年棉花經濟研究中心的相關調研）。棉花產業成為新疆農業經濟發展和農民收入依存度最高的產業， 在新疆農業發展中始終占據無法取代的地位。新疆棉花

產業的可持續健康發展不僅關系著棉農的收入，對新疆的長治久安也具有重要意義。

2 新疆植棉面積變化驅動的因子分析

2.1 研究方法及數據來源

首先利用SPSS19.0軟件對新疆地區2000—2014年的有關數據進行主成分分析，得出棉花種植面積的主要驅動力。然后，建立棉花種植面積與各主要驅動因素的多元線性回歸模型，定量分析兩者之間的聯系。最后，根據主成分分析結果和回歸模型，對主要驅動力的影響進行分析，并在此基礎上得出結論。本研究采用新疆地區2000—2014年共15年的相關數據，數據分別來自《新疆統計年鑒》《全國農產品成本收益資料匯編》，部分數據經計算整理所得。

2.2 指標體系的構建

棉花是我國僅次于糧食的第二大作物，也是產業鏈延伸最長的農產品之一，影響棉花種植情況的因素比較復雜，不僅包含國家宏觀政策、經濟發展水平等因素，也包含價格、農業發展水平以及紡織業發展中棉花最重要的替代產品化纖的產量等。根據新疆棉花種植的實際情況，在調查和查閱相關文獻的基礎上，采用2000—2014年的時間序列數據，共選擇12個主要影響因子，分別是X1（糧食作物播種面積，萬hm2）、X2（有效灌溉面積，萬hm2）、X3（新疆棉花產量，萬t）、X4（農業機械總動力，萬kW）、X5（農村固定資產投資額，億元）、X6（棉花單產，kg/hm2）、X7（糧食單產，kg/hm2）、X8（棉花單價，元/kg）、X9（單位面積平均收益，元/hm2）、X10（化學纖維產量，萬t）、X11（農村居民家庭人均純收入，元）、X12（第一產業就業人員數，萬人）。

2.3 基于主成分分析的棉花驅動力分析

因子分析法是一種將一些具有錯綜復雜關系的變量歸結為少數幾個不相關的新的綜合因子的多變量統計分析方法，其基本思想是根據相關性大小對變量進行分組，使得同組內的變量之間相關性較高，不同組的變量相關性較低。因子分析中每組變量代表不同的基本結構，也稱為公共因子[5]。本研究利用主成分分析法對新疆棉花種植面積驅動力進行分析，相關結果見表1。

由表1可知，前3個主成分的特征值均大于1，與之對應的方差累計貢獻率達到93.882%，已經包含這12個指標中大部分的信息量，達到了分析要求，因此只須提取3個主成分即可。通過計算得到旋轉之后的載荷矩陣（表2）。

從表2的主成分載荷矩陣可以看出，第1主成分主要有糧食作物播種面積（X1）、有效灌溉面積（X2）、新疆棉花產量（X3）、農業機械總動力（X4）、農村固定資產投資額（X5）、棉花單產（X6）、化學纖維產量（X10）、農村居民家庭人均純收入（X11）、第一產業就業人員數（X12）；第2主成分主要包括棉花單價（X8）、單位面積平均收益（X9）；第3主成分主要包括糧食單產（X7）。因此，可以把影響棉花種植面積的主要驅動力歸為3類，第1主成分包含棉花生產過程中的土地、資金、人力和農機等方面的信息，這些都是棉花生產過程中不可或缺的投入資料，而化學纖維產量雖然屬于棉花的替代產品，但是化學纖維產量的提高是工業投入增加的重要體現，因此將該類定義為產業投入因子；第2主成分與棉花的價格和收益有較大的相關性，價格和收益往往由市場決定，因此將該類定義為市場環境因子；第3主成分主要是糧食單產，糧食種植面積的增加會擠占棉花的種植空間，當糧食生產產量高、效益好時，農民會選擇種植糧食，對棉花種植面積產生影響，因此將該類定義為替代作物因子。

3 新疆棉花種植面積影響因素分析

3.1 基于多元線性回歸的驅動力模型

根據上述分析可以發現，棉花種植面積的主要驅動力是產業投入、市場環境和棉花替代作物。根據載荷矩陣結果，農業機械總動力、化學纖維產量分別是農業投入、工業投入的重要體現，因此選這2個指標作為產業投入因子。由于價格相比單位面積平均收益是市場環境變化更直接的體現，因此選取棉花價格作物市場環境因子，以糧食單產作物棉花替代作物因子。共選取4個主要驅動因子作為自變量，以棉花種植面積為因變量（Y）進行多元線性回歸，得到的回歸結果及各變量參數見表3。

由表3可以得到棉花種植面積與農業機械總動力（X4）、糧食單產（X7）、棉花單價（X8）、化學纖維產量（X10）4個影響因子之間的回歸方程：

Y=92.032+1.301X4-0.024X7-2.346X8-17.530X10。

模型結果表明，除了農業機械總動力因素呈現正向驅動外，糧食單產、棉花單價以及化學纖維產量3個因素對棉花的種植均呈現負向驅動。綜合主成分分析結果，這幾個因素就是棉花種植面積變化的主要驅動因子。

3.2 主要驅動因子對棉花種植面積變化的影響

3.2.1 農業機械總動力 農業機械總動力是農業標準化的重要指標，農業機械總動力越高，說明當地的農業現代化水平越高。2015年新疆地方棉花生產成本為27 000～28 500元/hm2，其中物化成本占40%，而人工成本占60%，成為棉花種植成本的主要組成部分。隨著勞動要素資源的短缺和價格的提高，棉農種植棉花的積極性將進一步降低，但是機械化可以彌補勞動力不足，機械化程度的提高不僅可以提高農業的組織化程度，而且在很大程度上也可以降低農業生產成本，進而帶動棉花種植面積的增加。從方程來看，農業機械投入每增加1個單位，棉花種植面積將提高1 301 hm2。

3.2.2 糧食單產 糧食是棉花的替代作物，根據理性經濟人理論，農民會通過預期收益進行種植決策，糧食單產的提高會在一定程度上抑制農戶種植棉花的意向。方程結果顯示，雖然糧食單產會對棉花種植產生負面作用，但并沒有通過顯著性檢驗（表3），可見影響是有限的。因為在當前市場環境下，農業生產種植成本高，農產品價格低迷，農作物種植的效益都比較低下，農民棄棉種植玉米、小麥等糧食作物的經濟效益并不高，但是種植棉花有目標價格補貼政策的支持，農民可以保障基本收益，實際上農戶種植棉花比種植糧食的意愿要大。這也在一定程度上阻礙了新疆種植業結構調整的步伐，雖然棉花單位面積平均收益逐年下降，但是棉花比較效益較高。

3.2.3 棉花單價 棉花的價格會直接影響棉農的種植積極性，進而對棉花的種植面積產生影響。從圖2可以看出，2013年之前棉花種植面積和棉花價格整體呈上升趨勢，但同期變化方向并不都一致，如2004年、2011年棉花價格出現大幅度下跌，但棉花種植面積卻是增加的；從回歸結果中也可以看出，棉花價格對棉花種植面積的驅動力呈負值。出現這種情況主要是由于以下幾個原因。（1）棉花價格對種植面積的驅動存在滯后性。當年的價格漲跌可能影響今后1年甚至數年的種植面積變化，影響周期大概在3～4年[6]。（2）棉花價格上升，農民的獲利是微薄的，并不能形成正向的驅動力。棉花價格上漲，各種農業生產資料、人工費用也是水漲船高，甚至遠超棉花價格增加的幅度。（3）棉花價格并不能完全反映市場供需平衡，棉花作為我國的大宗農產品，政府調控力度大，棉花價格更多地受政策的影響，導致價格對種植面積的驅動力大大減弱。

3.2.4 化學纖維產量 棉花作為紡織業的重要原材料，其成本占紡織業成本的比重高達70%以上。在紡織業的各種原材料中化學纖維是棉花的一種重要替代品，當棉花供不應求或者價格太高時，紡織企業在生產中會選擇增加化學纖維的使用量，以減少棉花用量，這種信號會對棉花下一年度或未來年度的生產產生影響。一般在化學纖維需求量較高的地區，棉花生產規模指數較低。根據張立杰等的研究，棉花的主要需求來自紗線生產，紗線生產波動會引起化纖生產的波動[7]?；貧w結果也顯示，化學纖維產量對棉花種植面積有顯著的負向影響，每增加1個單位的化學纖維產量，將導致棉花種植面積下降17 530 hm2。

4 結論

根據新疆地區2000—2014年的時間序列數據，分析了新疆棉花種植面積變化的基本情況，再運用主成分分析法和多元線性回歸模型， 揭示新疆棉花種植面積變化的驅動力及主要影響因素，從而得出以下結論。

（1）新疆地區2000—2014年棉花種植面積呈直線上升趨勢，15年來凈增加89.2萬hm2，年均增長率4.62%。2014年新疆實施目標價格補貼試點政策， 使當年棉花種植面積達

到歷年來最大值，為195.33萬hm2。在棉花種植結構調整政策下，2016年棉花種植面積為173.76萬hm2，新疆棉花種植面積趨于穩定（數據根據新疆維吾爾自治區、兵團農業廳調查結果）。

（2）新疆棉花種植的驅動力主要有產業投入、市場環境和替代作物3個主要因子。在對棉花種植面積影響因素分析中，農業機械總動力和化學纖維產量的影響最為明顯，雖然糧食單產和棉花價格對棉花種植面積會產生負作用，但影響比較小。

新疆作為我國最大的產棉區，為了穩定其棉花種植面積，保障棉農收益，提出以下對策建議：一是大力發展棉花機械化種植，隨著勞動力成本的提高以及農業現代化的要求，發展機械化成為必然趨勢，新疆應加大機采棉品種研發力度，積極探索相應的配套管理措施，創新生產技術，降低植棉成本，提高棉農種植效益；二是建立健全棉花市場價格調控機制，我國棉花受政府調控力度大，在目標價格背景下，棉花開始由計劃調控轉為市場自由配置，但棉花市場體系建設滯后，棉農缺乏價格預期和指導意識，政府應盡快完善相應的法律法規，引導棉農參與市場，降低種植風險；三是推進土地流轉制度改革，小規模種植難以實現規模收益和農業現代化發展，應加快土地經營權有序流轉，發展適度規模經營，推動棉花產業結構調整，提高棉花產業的集約化、組織化程度。

參考文獻：

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[3]譚硯文，李朝暉. 中美棉花生產者供給行為的比較分析——基于適應性預期模型的實證研究[J]. 華南農業大學學報（社會科學版），2005，4（3）：45-52.

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