兰州市城乡居民食物氮足迹测度及其动态分析

蔡建辉++颜七笙

摘要：借助N-Calculator模型估算了2000-2014年兰州市城乡居民人均食物消费氮足迹，分析了其变化特点与影响因素间的关系。结果表明，城镇居民人均食物消费氮足迹在9.734～12.779 kg（N）/a波动，平均为10.655 kg（N）/a；农村居民在8.810～11.311 kg（N）/a波动，平均为10.194 kg（N）/a。城镇居民人均食物消费氮足迹与社会经济因子恩格尔系数、食物价格指数呈负相关，与人均可支配收入呈正相关；农村则相反。

关键词：氮足迹；食物消费；城乡居民；兰州市

中图分类号：X24；F126.1 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）13-2451-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.13.013

Estimation and Dynamic Analysis on Food Nitrogen Footprint of Urban and Rural Residents in Lanzhou City

CAI Jian-hui， YAN Qi-sheng

（School of Earth Science and Mapping Engineering， East China University of Technology， Nanchang 330013， China）

Abstract： Per capita food nitrogen footprint of urban and rural residents from 2000 to 2014 in Lanzhou was estimated using the N-Calculator model， and its characteristics change and the relationship with factors was analyzed. The results showed that， the per capita food nitrogen footprint of urban residents fluctuated between 9.734 to 12.779 kg（N）/a， average of 10.655 kg（N）/a； and it fluctuated between 8.810 to 11.311 kg（N）/a in the rural area， average of 10.194 kg（N）/a. The per capita food nitrogen footprint of urban residents were negatively correlated with the Engels coefficient and the food price index， and was positively correlated with per capita disposable income； the per capita food nitrogen footprint of rural residents was positively correlated with the Engels coefficient and the food price index， and was negatively correlated with per capita disposable income.

Key words： nitrogen footprint； food consumption； urban and rural residents； Lanzhou city

城市環境受到氮素流动变化的影响，食物蛋白质中含有氮素，食物生产、消费过程存在氮素的流动过程，居民食物消费产生的氮足迹是城市生态环境氮素输入的重要来源之一[1]。社会经济、居民收入、食物消费结构影响着居民食物消费的氮足迹，当这三者发生变化时，居民食物消费氮足迹也随之发生变化。氮足迹是足迹家族中的又一个研究热点[2]。美国Leach等[3]开发了N-Calculator模型，用于研究不同尺度区域的氮足迹，主要通过个人、家庭、国家3个方向研究。Neset等[4]以瑞典食物消费产生的氮素流动为研究对象，发现城市生态环境中氮素与食物消费产生的氮足迹变化有密切关系。国内学者借助N-Calculator模型，研究了城镇居民食物消费氮足迹的变化并分析了与社会经济因素之间的关系。李彦旻等[5]分析了1990-2012年重庆市居民食物消费氮足迹动态变化。冼超凡等[6]对北京市1980-2012年城乡居民食物消费氮足迹进行了估算与分析。本研究估算了2000-2014年兰州市城乡居民人均食物氮足迹，分析了兰州市居民食物消费氮足迹与各影响因素之间的关系。

1 材料与方法

1.1 研究区域与数据来源

兰州市位于102°30′-104°30′E，35°05′-38°00′N，全市总面积13 085.6 km2，2014年常住人口366.49万人，城镇居民人均可支配收入23 030元，农村居民为8 067元[7]；城镇居民恩格尔系数2014年比2000年减少3.17%，农村则增加2.34%。

研究数据来源于《兰州市统计年鉴》（2001-2015年）、《甘肃省统计年鉴》（2001-2015年）。不同类型食物氮的折算系数、虚拟因子来自文献[6]。

1.2 研究方法

1.2.1 食物消费氮足迹 食物中所含的蛋白质根据文献[8]按0.16折算成氮素含量。由于兰州市奶类、瓜果统计数据缺失，根据研究需求选取粮食、蔬菜、猪牛羊肉、蛋类、水产品、禽类6类食物。

We=■Wei

Wei=Wi×ri

式中，We为食物总消费氮足迹，Wei为食物i消费的氮足迹，n为食物种类；Wi为食物i的消费量，ri为食物i的折算系数。

1.2.2 食物生产氮足迹 食物生产氮足迹主要包括食物加工、农田施肥、动物饲料中的氮素3部分，这部分氮素是食物消费氮足迹与虚拟因子相乘所得。食物氮含量与虚拟因子如表1所示。

2 结果与分析

2.1 兰州市居民人均食物氮足迹

2000年兰州市农村居民除粮食人均消费氮足迹大于城市居民之外，其余各类食物的消费氮足迹都小于城市居民（表2）。2000-2014年，除粮食之外，城镇居民人均各类食物消费氮足迹均大于农村，其中相差最大的是水产品，城镇是农村的6.596倍；最小的是粮食，城镇是农村的49.121%；此外，猪牛羊肉城镇是农村的1.245倍，蛋类是3.051倍，禽类是3.655倍。2000-2014年，城鎮居民平均总氮足迹为10.655 kg（N）/a，农村为10.194 kg（N）/a。2014年兰州市城镇居民人均食物消费氮足迹与2000年相比增加0.622 kg（N）/a，农村则增加0.112 kg（N）/a。随着兰州市经济发展，城镇居民食物消费偏向猪牛羊肉、粮食、蔬菜，农村居民食物消费主要以粮食和猪牛羊肉为主。农村除粮食消费氮足迹有所下降外，其他食物的消费氮足迹皆有所增加。2014年中国城镇居民人均食物消费氮足迹为18.498 kg（N）/a，农村居民为15.926 kg（N）/a[7]；2014年兰州市城镇居民人均食物消费氮足迹为10.655 kg（N）/a，农村为10.194 kg（N）/a。

2.2 食物消费与氮足迹的关系

2000-2014年农村居民人均食物消费量与人均食物氮足迹几乎趋于一致（图1）。通过SPSS软件对人均食物消费量和人均食物氮足迹进行Spearman分析，得出城镇居民食物消费量与人均食物消费氮足迹之间r=0.746，P=0.001；农村居民食物消费量与人均食物消费氮足迹之间r=0.950，P=0.000，说明食物消费结构影响食物消费氮足迹。

兰州市城镇居民食物消费较均衡，农村居民粮食消费所占比例下降，其他各类产品所占比例有所增加，猪牛羊肉、蔬菜、禽类、水产品、蛋类分别从19.704%、6.854%、0.719%、0.607%、1.723%上升到28.252%、13.021%、3.164%、1.411%、5.073%（图2）。总体上居民食物消费偏向猪牛羊肉、水产品、禽类、蛋类等高氮食物。

区域人口数量的增减导致居民食物消费氮足迹总量变化。2000年兰州市城镇常住人口159.750万人，2014年为200.990万人。2014年城镇居民食物消费氮足迹总量与2000年相比增加了5 349.060 t（N）/a，最大值为2006年的23 729.149 t（N）/a，总体呈增加趋势。农村居民食物消费氮足迹总量最小值为2012年的10 485.563 t（N）/a，最大值为2005年的14 456.910 t（N）/a，农村食物消费氮足迹总体呈降低态势并伴随波动式变化（图3）。在15年间兰州市城镇食物消费氮足迹总量上升，但农村常住人口小于城镇，因此城镇居民食物消费氮足迹是影响整个兰州市氮足迹主要指标，故要降低兰州市食物消费氮足迹关键在于降低城镇居民人均食物消费氮足迹。

从总体看，兰州市城镇居民食物消费结构呈不合理状态。城镇居民粮食、蔬菜消费量较合理，畜肉类消费高于全国平均水平，蛋类、水产品低于全国平均水平；农村居民除粮食消费量较高，其他均低于全国平均水平（表3），表明畜肉类是影响城镇居民食物消费氮足迹主要因素，农村则为粮食。随着兰州市城乡经济的发展，人们追求营养平衡，其他各类食物的消费量还会增加，因此兰州市人均食物消费氮足迹还会增加。

2.3 居民食物消费氮足迹的影响因素

居民食物消费氮足迹主要受人均可支配收入、恩格尔系数、食物价格指数、家庭规模等因素影响。借助SPSS软件对兰州市2000-2014年恩格尔系数、人均可支配收入、食物价格指数进行Spearman相关性分析，得到城乡居民人均食物消费氮足迹与各因素之间的关系。

兰州市城镇居民人均食物消费氮足迹总量分别与恩格尔系数、价格指数呈负相关，与人均可支配收入呈正相关；农村居民人均食物消费氮足迹总量分别与恩格尔系数、价格指数呈正相关，与人均可支配收入呈负相关（表4）；影响兰州市城镇居民人均食物消费氮足迹的主要食物是粮食、蔬菜等素食；影响农村的是粮食、猪牛羊肉。随着农村经济的发展，农村居民食物消费类型产生变化，粮食消费量减小，猪牛羊肉、蔬菜、蛋类、水产品、禽类等食物增加较少，导致农村居民人均食物消费氮足迹总量降低。城镇居民食物消费氮足迹增加，主要是由于城镇居民食物消费更趋向于选择导致氮足迹快速增长的猪牛羊肉、禽类、蛋类等高氮食物造成的。由此可知，兰州市居民食物消费的结构仍不合理，不合理的消费模式不利于城市经济的发展，同时还会增加城市人口增长带来的压力。

3 小结与讨论

运用N-Calculator模型，核算2000-2014年兰州市城乡居民人均食物消费氮足迹并分析了其主要影响因素。2000-2014年兰州市城镇居民人均食物消费氮足迹在9.734～12.779 kg（N）/a波动，平均值为10.655 kg（N）/a；农村居民人均食物消费氮足迹在8.810～11.311 kg（N）/a波动，平均值为10.194 kg（N）/a。城镇居民食物消费中蔬菜、畜肉类较高，农村则粮食、猪牛羊肉较高，其他消费低于全国平均水平。随着兰州市城市化进程加快，人均可支配收入增加，居民可以根据自己消费意愿选择营养丰富的食品，改变不合理的食物消费结构，追求更加健康合理的生活方式，因此兰州市城乡居民人均食物氮足迹还有很大的增长空间。

居民食物消费是城市系统中氮素循环的重要组成部分，通过核算城乡居民食物氮足迹并分析其影响因子有助于引导城镇居民形成绿色消费模式[9]，推动城市环境的可持续发展，实现人与自然环境的和谐相处，同时也可以为制定城市环境保护政策提供参考。

参考文献：

[1] 刘晶茹，王如松.中国城市家庭代谢及其影响因素分析[J].生态学报，2003，23（12）：2672-2676.

[2] 方 凯.足迹家族：概念、类型、理论框架与整合模式[J].生态学报，2015，35（6）：1-17.

[3] LEACH A M，GALLOWAY J N，BLEEKER A，et al. Nitrogen footprint calculator[EB/OL]. http：//www.n-print.org.

[4] NESET T S S，BADER H P，SCHEIDEGGER R. Food consumption and nutrient flows： nitrogen in Sweden since the 1870s[J].Journal of Industrial Ecology，2006，10（4）：61-75.

[5] 李彦旻，冼超凡.城市居民食物氮消费变化特征与趋势预测——以重庆市为例[J].西南大学学报（自然科学版），2016，38（6）：132-135.

[6] 冼超凡，欧阳志云.城乡居民食物氮足迹估算及其动态分析——以北京市为例[J].生态学报，2016，36（8）：2414-2421.

[7] 杨月欣.中国食物成分表2004（第二册）[M].北京：北京大学医学出版社，2005.

[8] 李玉炫，王俊能，许振成，等.广州食物氮足迹估算与分析[J].广东农业科学，2012（6）：137-140.

[9] 中国营养学会.中国居民膳食指南（2016）[M].北京：人民卫生出版社，2016.