董佳静^1,, 赵旸¹, 王重阳¹, 肖潇¹, 张丹², 刘立涛², 刘晓洁², 张亚丽², 伦飞^1,
1. 中国农业大学土地科学与技术学院,北京 100193
2. 中国科学院地理科学与资源研究所,北京 100101

Land demands for food consumption in Beijing during 1980-2016

DONGJiajing^1,, ZHAOYang¹, WANGChongyang¹, XIAOXiao¹, ZHANGDan², LIULitao², LIUXiaojie², ZHANGYali², LUNFei^1,
1. College of Land Science and Technology, China Agricultural University, Beijing 100193, China
2. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101, China
通讯作者:通讯作者：伦飞,男,山东潍坊人,博士,副教授,研究方向为土地资源管理。E-mail: lunfei@cau.edu.cn
收稿日期:2019-01-2
修回日期:2019-03-21
网络出版日期:2019-07-25
版权声明:2019《资源科学》编辑部《资源科学》编辑部
基金资助:国家重点研发计划项目（2018YFA0606303）国家自然科学基金项目（41801202;41601602）
作者简介:
-->作者简介：董佳静,女,内蒙古集宁人,硕士生,研究方向为土地生态。E-mail: 787426488@qq.com



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摘要
社会经济发展和居民食物消费对土地需求之间的矛盾,已成为中国可持续发展亟待解决的关键问题,也是当今社会关注的热点问题之一。然而,目前对城市尺度食物消费的土地需求研究仍存在不足。本文利用CPI指数法,估算了北京市城乡居民1980—2016年的食物消费情况,揭示了居民食物消费结构改变对土地需求的演变特征,并探讨了未来不同消费模式下的土地需求情况,以期为实现居民的可持续消费提供参考,从而更好地解决社会经济发展和居民食物消费对土地需求之间的矛盾。结果表明：北京市食物消费结构已经由“粮食主导”的消费模式逐渐变为多元化的消费模式,且城乡之间存在明显差异;1980—2016年,北京市居民人均食物消费的土地需求量呈“U”型的变化特征,其中粮食消费的土地需求不断减少,而蔬果和动物性食物的土地需求不断增加;在2016年,北京市居民人均食物消费的土地需求量达到了1227.04 m²/人,使得北京市居民消费的土地需求总量达到了266.62万hm²,其中动物性食物消费占70.36%,城市居民食物消费占95%以上;在2016年,北京市居民食物消费的土地需求压力达到了14。健康合理的食物消费结构不仅有利于身体健康,也能够缓解食物消费对土地资源的压力;在健康饮食情景下,北京市每年居民食物消费最多可节约95.20~153.32万hm²的土地面积,相当于北京市现有耕地和果园面积的5~8倍。因此,通过合理的饮食结构调整对解决社会经济发展和居民食物消费对土地需求之间的矛盾具有重要的意义。

关键词：食物消费;土地需求;土地压力;CPI指数法;粮食安全;饮食结构
Abstract
The contradiction between socioeconomic development and land demands for food consumption has become one of the key issues for sustainable development. However, there is a lack of studies on land demands for food consumption at the urban level. Therefore, this study used the CPI index method to estimate food consumption of urban and rural residents in Beijing during 1980-2016. Based on the concept of virtual land, it revealed land demands as well as pressures due to human dietary change. We also explored land demands for food consumption under different scenarios in the future. Our results are as follows: human food consumption in Beijing has changed to more vegetables, fruits, and livestock products, and there are obvious differences in food consumption of urban and rural residents. Land demands for food consumption presented a U-shaped trend during this period. The per capita land demand for meat, eggs and milk, vegetables, and fruits increased significantly, while land demands for cereals have been decreasing. In 2016, land demands per capita for food consumption amounted to 1227.04 m²/a, resulting in the total land demands of 266.62×10⁴ hm², with animal product consumption accounting for 70.36% and urban consumption accounting for more than 95%; and the pressure index for land demands reached 14. With a healthier diet, it could save 95.20×10⁴ ~153.32×10⁴ hm² of land, equivalent to 5~8 times of present arable land area in Beijing. Thus, to some extent, a healthy food dietary structure could also alleviate the pressure of land demands for human food consumption.

Keywords：food consumption;land demands;land pressure;CPI index method;food security;dietary structure

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董佳静, 赵旸, 王重阳, 肖潇, 张丹, 刘立涛, 刘晓洁, 张亚丽, 伦飞. 1980—2016年北京市食物消费的土地需求[J]. 资源科学, 2019, 41(7): 1350-1358 https://doi.org/10.18402/resci.2019.07.15
DONG Jiajing, ZHAO Yang, WANG Chongyang, XIAO Xiao, ZHANG Dan, LIU Litao, LIU Xiaojie, ZHANG Yali, LUN Fei. Land demands for food consumption in Beijing during 1980-2016[J]. RESOURCES SCIENCE, 2019, 41(7): 1350-1358 https://doi.org/10.18402/resci.2019.07.15

1 引言

粮食安全是国家战略安全的重要组成部分,也关系着社会稳定和经济发展^[1]。然而,全球粮食安全问题仍十分严重,2015年全球仍有7.95亿人的食物消费得不到满足,处于营养不良的状态^[2]。因此,如何更好地保障粮食安全,已经成为各国21世纪亟需解决的关键问题。土地资源（尤其是耕地资源）是人类赖以生存的基础,其在一定程度上影响着国家的粮食安全^[3]。因此,明确人类食物消费所需的土地面积,对于更好地解决国家粮食安全问题具有重要的意义和价值,这已成为全球关注的热点^[4,5,6]。
中国作为世界上人口最多的国家,耕地资源有限,人均耕地面积仅为全球人均耕地面积的一半^[7],耕地资源的有限性在一定程度上制约着中国粮食安全问题^[8,9]。科技水平和生产效率的提高,在一定程度上缓解了中国粮食安全问题;然而,近年来工业化和城市化进程的加快,对中国耕地资源造成了严重的威胁,进而影响着中国的粮食安全^[10,11]。与此同时,中国居民动物性食物消费逐渐增加,也进一步加剧了居民食物消费对土地资源的压力^[12,13],且呈现日趋加剧的趋势。如何解决社会经济发展和居民食物消费对土地需求之间的矛盾,已成为中国可持续发展亟待解决的关键问题之一^[14]。
因此,厘清居民食物消费结构变化,揭示其对土地需求的演变特征,有利于解决社会经济发展和居民食物消费对土地需求之间的矛盾,对于实现国家资源有效配置和可持续发展具有重要的现实意义^[15]。目前,对于居民食物消费的土地需求研究,主要是基于Gerbens-Leenes等^[16]和Kastner等^[17]提出的“虚拟土地”的概念,即通过食物消费量及其土地生产效率得到土地需求量,其中食物的土地生产效率是指单位土地生产某种食物的数量。基于“虚拟土地”的概念,国内外****对食物消费的土地需求开展了大量的研究,包括从饮食结构^[18,19,20]、人口规模^[21,22]、城乡结构^[23,24]等角度对食物消费的土地需求。目前,居民食物消费的土地需求研究主要集中在国家尺度上,缺乏从城市尺度探求食物消费变化对土地需求及其压力的影响。因此,本文以北京市为例,基于不同食物类型的“虚拟土地”结果,探讨了长期食物消费结构的改变对土地需求及其压力的演变特征情况,以期更好地解决土地需求存在的矛盾问题。
中国地域辽阔,不同地区之间的自然环境、经济发展、饮食文化等方面存在较大差异,研究城市居民食物消费结构变化及其对土地需求演变特征,对于更好优化城市土地有效配置和实现粮食安全具有重要的作用^[25,26]。北京是中国的政治、经济、文化中心,社会经济发展水平不断提高,城市面积不断扩张,到2016年城市化率达到了86.4%^[27],耕地面积逐年下降且破碎化程度日趋严重^[28,29];与此同时,北京市人口数量和居民饮食结构的变化,进一步加剧了北京市居民消费对土地的需求^[30]。因此,明确北京市居民食物消费结构变化及其对土地需求的影响,对于更好地解决北京市经济发展与耕地保护之间的矛盾,具有重要的现实意义^[31,32]。因此,本文利用CPI指数法,估算了北京市城乡居民1980—2016年的食物消费情况,并基于虚拟土地的方法,估算了居民食物消费对土地需求的演变特征,从而探讨了未来不同消费模式下的土地需求情况,以期为居民的可持续消费提供参考。

2 数据与方法

2.1 数据来源与处理

本文的数据包括不同食物的生产和消费数据,以及人口数据,其中：①1980—2000年的城乡居民人均食物消费数据来源于《北京统计年鉴》^[33],由于缺少2000年之后的城镇居民人均食物消费量数据,故2000—2016年城镇居民的人均食物消费量利用2000年的相关数据并结合CPI指数迭代推算得到^[34];②不同农作物的产量及面积数据来自于中华人民共和国农业农村部（http://www.moa.gov.cn）;③人口数据来自于《北京统计年鉴》^[33],其主要是指年末常住人口数,包括城镇人口和农村人口。此外,膳食平衡数据来自于《中国居民膳食指南》^[35],北京市2030、2050年的人口数据是基于Logistic模型,在高生育率（大于2.0）条件下推算得到的^[36],而动物性食物的料肉比数据则是根据唐华俊等^[37]、田甜等^[23]的研究,取其平均值计算得到。

2.2 研究方法

2.2.1 食物消费量
本研究利用CPI指数^[34],以2000年的城镇居民食物消费量和消费额为基准,迭代计算了北京市2001—2016年城镇居民的食物消费量。具体计算公式如下：
Qi,j+1=Qi,j×Ci,j+1Ci,j×CPIj+1（1）
式中：C_{i, j}为第i类食物第j年的消费额;Q_{i, j}为第i类食物第j年的消费量。
根据式（1）,经逐年迭代推算出2001—2016年北京市的城镇居民食物消费量,与农村居民的相应类别的食物消费量,便可得到北京市居民食物消费的总量。
2.2.2 食物消费土地需求量
为了便于分析,本研究将食物分为两大类：① 植物性食物,包括粮食（谷物、薯类和豆类）、蔬菜和水果;②动物性食物,包括肉类（猪/牛/羊肉、禽类）、蛋奶及水产品类（蛋类、奶及奶制品、水产品）。不同食物消费的土地需求量计算方法如下：
基于“虚拟土地”的概念,居民食物消费量与生产单位食物所需土地面积的乘积即为其食物消费的土地需求量,其中生产单位植物性食物所需的土地可以通过其单产进行计算,而生产单位动物性食物所需要的土地则通过粮食产量及料肉比进行估算;根据相关****的研究^{[13,14,23,35]},本文采用的猪肉、牛羊肉、禽肉、蛋类、奶类及水产品的料肉比（G_i）分别为4.3、2.6、2.6、0.5和0.5,具体计算过程见公式（2）、（3）。
LRPp=∑i=0nFiYi（2）
LRPL=∑i=0nFi×GiYi（3）
式中：LRP_P和LRP_L为人均植物性和动物性食物消费的土地需求量（m²/人）;F_i为第i类食物的人均消费量;Y_i为第i类食物单位土地面积产量;i、n为居民消费的食物种类和数量;G_i为料肉比。
2.2.3 食物消费对现有土地资源的压力
本文将食物消费的土地需求分为耕地需求（粮食、蔬菜、动物性食物类）和果园需求（水果类）,并与北京市现有耕地、果园面积相比（公式（4））。若比值大于1,说明该地区现有土地资源可以供给其居民食物消费;若比值小于1,则说明该地区现有土地资源不能满足其居民现阶段的饮食结构需求,且比值越小,其对外依赖程度较高。
Ix=TxNx（4）
式中：I为食物消费对现有土地资源的压力值;T为食物消费土地需求面积;N为现有土地面积;x为不同土地类型。

3 结果与分析

3.1 1980—2016年北京市居民饮食结构变化

北京市居民食物消费结构大体可分为两个阶段,具体情况如下：在1980—1995年间,随着中国改革开放和北京市社会经济的发展,其居民食物消费结构逐渐由“粮食为主”转向“多元化消费”,但受到经济发展水平的制约,蔬果类和动物性消费的增长较为缓慢^[39,40],而人均粮食消费下降明显,约下降了47.23%,且城乡居民的差距相对较小（图1）。在1996—2016年间,随着社会经济的进一步发展,居民生活水平不断提高^[41],北京市居民食物消费结构进一步向多元化发展,其人均蔬果类和动物性消费迅速增加,至2016年,分别达到737.31 kg/人和225.54 kg/人。与此同时,由于城乡居民收入差距的进一步扩大^[33],使得城乡居民的食物消费结构存在较大差异,尤其是蔬果类和动物性食物的消费。2016年,城市居民的人均蔬果和肉类消费量约为农村居民人均消费的5倍左右,且北京市95.96%的蛋奶及水产品消费来自于城市居民。
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图11980—2016年北京市居民食物消费情况
-->Figure 1Human food consumption in Beijing, 1980-2016
-->

3.2 北京市人均食物消费的土地需求

食物消费的土地需求是由食物消费量、食物消费结构和土地生产效率决定的^[4,17]。在1980—2016年间,北京市居民的食物消费逐渐转向蔬果和动物性食物消费为主,蔬果和动物性食物消费量增加迅速,这在一定程度上增加了对土地需求的压力。然而,随着北京市农业基础设施的完善和农业科技水平的提高,农业生产效率得到较大提升,北京市2016年粮食单位面积产量约为1980年的1.81倍,这在一定程度上减缓了食物消费对土地需求的压力^[19]。综合上述影响因素,北京市人均食物消费的土地需求在1980—2016年间呈现明显的“U”型特征（图2）,且由“以粮食消费主导”逐渐变为“以动物性消费为主导”,其中：在1995年之前,北京市人均食物消费的土地需求量由粮食消费主导,随着粮食消费的迅速减少,其人均食物消费土地需求量下降了25.12%（250.81 m²/人）,其中人均粮食消费的土地需求量由492.21 m²/人迅速下降到147.15 m²/人;在1995年之后,北京市人均食物消费的土地需求则以动物性食物消费为主,2016年达到了1227.04 m²/人,其中人均肉类消费的土地需求增加最为显著,增加了310.46 m²/人。由于食物消费结构的差异,使得北京市城乡居民食物消费的土地需求呈现出不同的特征,其中：城市居民人均食物消费的土地需求量也呈“U”型特征,2016年达到1350.69 m²/人,动物性食物消费占71.57%,而粮食和蔬果消费的土地需求量则分别为70.53 m²/人和313.40 m²/人;北京市农村居民人均食物消费的土地需求呈不断下降的趋势,在1980—2016年间下降了54.94%,这主要是因为农村居民食物消费仍以粮食为主且消费量不断下降,而其他食物消费增加相对较少,此外,北京市农村居民食物消费的土地需求在2003年之前由粮食消费主导,而在2008年之后则由动物性食物消费为主导;在2016年,北京市农村居民粮食、蔬果和动物性食品消费的土地需求分别为166.07、67.53和201.37 m²/人。
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图21980—2016年北京市居民人均食物消费的土地需求情况
-->Figure 2Land demands per capita for food consumption in Beijing, 1980-2016
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3.3 北京市食物消费土地需求总量

北京市人均食物消费结构改变和人口的不断增加,使得其居民食物消费的土地需求量呈不断增加趋势,2016年达到了266.62万hm²,其中74.37%来自于动物性食物消费（图3）。研究期内,尽管北京市人口增加,但人均粮食消费量不断减少,使得北京市粮食消费的土地需求总量有所减少,减少量为26.38万hm²,但其他类型食物消费的增加,使得北京市食物消费的土地需求总量增加了176.32万hm²,其中蔬果类和动物性食物分别占22.84%和70.37%。随着北京市城市化进程的不断发展,城市人口迅速增加,且食物消费结构不断升级,使得北京市城市居民食物消费的土地需求总量在2016年时达到了253.86万hm²,其中动物性食物所占比重达71.57%,而粮食消费的土地需求仅为13.26万hm²。由于农村人口数量的下降和饮食结构的改变,使得北京市农村食物消费的土地需求总量不断下降,到2016年时仅为12.76万hm²,但粮食消费仍相对较高,所占比重达到了38.18%,远高于城市居民粮食消费所占比重。北京市农村蔬果、肉类、蛋奶及水产品消费的土地需求分别为1.98万hm²、3.93万hm²和1.97万hm²。
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图31980—2016年北京市居民食物消费的土地总需求情况
-->Figure 3Total land demands for food consumption in Beijing, 1980-2016
-->

3.4 北京市居民食物消费土地需求的压力分析

北京市居民食物消费的土地需求一直处于“供小于求”的状态,且2000年之后,由于北京市的耕地面积迅速减少,食物消费的土地需求缺口急剧扩大（图4）。北京市2016年居民食物消费的土地需求压力达到了14,即大约需要14倍的现有耕地和果园面积来满足其居民的食物消费。1995年之前,北京市居民食物消费的耕地压力相对稳定,其压力大约为1~2之间;1995年之后,动物性食物消费的增加和耕地的减少,使得食物消费对耕地的压力迅速增大,到2016年时,北京市大约需要18倍的现有耕地面积才能满足其粮食、蔬菜及动物性食物的消费。此外,北京市居民水果消费对其果园压力相对较小,但仍呈“供小于求”的状态,且日趋扩大。在2016年,北京市居民的水果消费大约需要5.5倍的当年果园面积来满足。由此可见,北京市居民食物消费及其土地需求对外依赖十分严重。
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图41980—2016年北京市食物消费的土地需求压力情况
注：灰线表示为压力值为1,即本地区供应等于本地区的消费;若小于1,则为供应大于需求;若大于1,则为供应小于需求。
-->Figure 4Pressure of land demand for food consumption in Beijing, 1980-2016
-->

3.5 不同情境下北京市居民食物消费土地需求

饮食结构和人口数量是影响居民食物消费土地需求及其压力的重要因素。因此,本文探讨了不同食物消费情景下的土地需求情况。目前北京市正处于经济高速发展的阶段,饮食结构的营养转型使得动物性食物消费逐渐增加,但与《中国居民膳食指南》所提出的膳食平衡宝塔相比较,仍存在营养过剩和营养不足的双重挑战。其中,北京市居民的猪肉消费过多,但牛羊肉的消费相对较少,而水产品等高蛋白食物摄入严重不足。因此,本文探讨了健康饮食情景下的土地需求情况（表1）。以2016年为例,北京市人均粮食类和奶类的土地需求量低于健康饮食情景的土地需求,但其他食物消费的土地需求量均超过了健康饮食情景,使得北京市居民食物消费的土地需求远高于健康饮食下的土地需求（大约1.7~2.6倍）,尤其是肉类消费的土地需求量。如果北京市居民能够采取健康饮食消费模式,其2016年食物消费可节约95.20~153.32万hm²的土地资源,相当于北京市2016年耕地和果园面积的5~8倍。由此可见,健康合理的饮食结构,不仅有利于居民身体健康,也有助于土地资源的可持续利用。
Table 1
表1
表1不同情境下北京市2016年食物消费的土地需求情况
Table 1Land demands for food consumption in Beijing in 2016 under different scenarios (万hm²)

	目前情景下的土地需求量	膳食宝塔建议下的土地需求量
粮食类	18.1	35.9~57.4
蔬菜	32.9	6.6~10.9
水果	28.1	11.2~19.6
肉类	154.5	19.8~37.1
蛋类	19.0	15.5~19.4
奶及奶制品	8.3	21.5
水产品	5.9	2.9~5.4
总体	266.62	113.3~171.4

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北京市居民人口的不断增加必然会加剧对自然资源的压力,据预测,北京市人口在2030及2050年将分别达到2300万人和2383万人^[36]。在目前的饮食结构下,2030年北京市食物消费的耕地需求将增加13.94万hm²（表2）,超过北京市现有的耕地资源,且到2050年时,北京市耕地需求的缺口将会持续增大。如果未来采取更加合理的饮食结构,在2030年时,北京市居民食物消费可节省134.88万hm²耕地面积和7.26万hm²的果园面积。由此可见,随着人口的不断增加,合理的饮食结构对土地资源的节约将会发挥重要的作用。
Table 2
表2
表2不同情境下北京市2030年和2050年居民食物消费的土地需求情况
Table 2Land demands for food consumption in Beijing in 2030 and 2050 under different scenarios (万hm²)

	2030年			2050年
	∆1	∆2		∆1	∆2
粮食	1.06	28.78		1.74	30.45
蔬菜	1.92	-26.42		3.16	-26.19
水果	1.64	-7.26		2.7	-6.51
肉类	9.03	-145.28		14.86	-144.95
蛋类	1.11	-3.09		1.83	-2.52
奶及奶制品	0.48	13.39		0.8	14.17
水产品	0.34	-2.26		0.56	-2.13
耕地	13.94	-134.88		22.95	-131.18
压力值	1.04	-10		1.7	-9.73
果园	1.64	-7.26		2.7	-6.51
压力值	0.31	-1.38		0.51	-1.25

注： ∆₁ 、∆₂ 分别等于基于2016年的饮食结构和膳食宝塔饮食结构计算出的土地需求量差量。
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4 结论与建议

4.1 结论

本文对1980—2016年北京市居民食物消费的土地需求及其压力进行了研究,并探讨了饮食结构改变和人口增加对土地需求的影响,主要结论如下：
（1）在改革开放及经济快速增长的背景下,北京市居民食物消费逐步多元化,人均粮食消费逐年下降,而蔬果和动物性食物消费不断增加;北京市城乡收入差距使得其食物消费结构存在一定的差异,其中城市居民的动物性食物消费相对较多,而农村居民粮食消费相对较多。
（2）食物消费结构的改变和单位面积产量的提高,使得北京市居民人均食物消费的土地需求在1980—2016年呈“U”型变化特征,由粮食主导逐渐变为动物性食物主导。动物性食物消费的土地需求量为全国平均水平的4倍左右,而粮食消费则低于全国水平;城市居民人均食物消费的土地需求也呈“U”型变化特征,但农村居民人均食物消费的土地需求则呈不断下降趋势,这主要是由粮食消费下降引起的。
（3）人口的增加和食物消费结构的改变,使得北京市居民食物消费的土地需求总量不断增加,动物性食物消费占70.36%,城市居民食物消费占95%以上。与此同时,北京市耕地面积不断减少,使得其土地需求压力不断增加,在2016年,北京市需要14倍的当年耕地面积和当年果园面积来满足本地居民食物消费。
（4）合理的饮食结构不仅有利于身体健康,还能够有效地减少居民食物消费对土地资源的压力,尤其是未来人口不断在增加的状况,其缓解作用尤其显著。

4.2 建议

基于上述研究,本文提出了如下的政策建议：
（1）北京市不合理的饮食结构,不仅在一定程度上造成了土地资源的压力,还对居民健康产生一定的影响,因此,应积极倡导更加合理、健康、营养的饮食模式,减少肉类消费,增加奶类、粮食类等摄入量,在平衡膳食的范围内减缓土地供给压力。
（2）应坚守耕地数量、质量指标,严格执行城市用地规模审核制度,同时引进农田科技设施,提高粮食、蔬果类的单产效率,以提升北京市食物自给能力,减少其食物消费对外依赖程度。
本文由于部分数据的缺失,对于北京市居民食物消费的分析仍存在一定的不足,未考虑大量流动人口对食物消费结构及土地需求的影响,未来需要对此进行更深入的研究与探讨。同时,本文对于动物性食物消费的土地需求,主要是通过料肉比进行估算,并未探讨草原的土地利用情况,在未来研究中需要对此进行进一步探讨与分析。

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