生态系统服务是人类文明得以生存和可持续发展的基础^[1,2]，给人类带来了诸多好处^[3]。自然资产提供了多种与其生态服务功能相应的产品^[4]。随着全球人口的急剧膨胀和生态资源稀缺性的不断上升，人类赖以生存的生态环境面临的压力持续增大，人类活动同样也对自然生态系统服务产生了诸多影响^[5]。中国是世界上人均生态服务最为稀缺的国家之一^[6]。城市化对都市区土地利用的转变影响了生态系统服务^[7]，产生了更大的生态压力，并引起都市区普遍进入生态超载状态^[8]。尤其对大都市区而言，城市化进程导致大量农田和水体地类的面积缩减^[9]，食物性生态资源供给的对外依赖性不断增大。

北京市作为一个超大型的城市生态系统，其生态平衡取决于与外界的物质与能量交换途径是否畅通：畅通，则可顺利地从外界获取物质和能量，释放废弃物，并维持稳态；反之，相反。事实上，该路径越长，受到自然灾害或人为因素干扰的可能性就越大。因此，本文选取生态足迹距离作为研究核心，以跨区转移的食物资源为切入点，力图揭示北京大都市区对外部生态资源的影响范围。Rees与Wackernagel提出了生态足迹的概念和生态足迹法^[10,11]。生态足迹与生态承载力是生态系统服务在需求和供给两端的表现，二者的平衡比较可以得到生态赤字，成为了当前流行的评估可持续发展的有力工具。本研究侧重于从距离的视角对大都市区消耗的生态足迹的距离进行研究，能够将大都市区的生态影响范围清晰地展现在人们的眼前，是对生态足迹理论体系的重要补充和完善。

为了便于理解和清晰表达生态足迹距离的涵义，这里提出3个名词：

(1)生态足迹总里程(Total mileage of ecological footprint，T_ef) 用来表达研究目标区域所消耗的各类外来食物资源的来源地到北京的直线距离和所转移质量的乘积的总和。通过比较生态足迹总里程，可以判断研究对象对外部地区的生态影响覆盖范围及大小。

(2)生态足迹距离(Ecological footprint distance，D_ef) 指研究目标区域平均每消耗单位外来食物资源的加权直线距离；数值上等于T_ef除以所有外来食物资源的总质量。通过对生态足迹距离的比较，可以判断研究对象获取相应食物资源的难易程度。亦即，本文中，将生态足迹距离的概念界定在外来食物资源生态足迹距离上。所消耗的本地食物资源生态足迹距离则假定为0。

(3)人均生态足迹距离(Average ecological footprint distance per capita，A_ef) 指某年在研究目标区域的人们，平均每人消耗的所有外来食物资源的加权总直线距离；数值上等于人均年消耗的外来食物资源总质量乘以生态足迹距离^[12]。人均生态足迹距离的变化，能够在一定程度上反映出人们在某一研究目标区域生活的平均生态成本的变化。

假设有某研究目标对象X，其所消耗的各种外来食物资源来自B(B为来源地集合)，那么可以构造如下公式来计算生态足迹总里程T_EF：

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本文出于定性研究的考虑，通过Arcgis的GCS-Beijing-1954坐标系统来计算给定两点的直线距离，并用各省会到北京的直线距离来表达各来源地与北京的直线距离。进而由式(2)和(3)可以分别计算得到生态足迹距离D_ef和人均生态足迹距离A_ef。

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为了研究北京市的生态足迹距离，需要得到在北京生活的人数数据、居民食物消耗数据和食物资源的来源地数据。前两类数据可以从《北京市统计年鉴》和《中国流动人口发展报告》获取。依次经过计算得到2008年到2012年在北京生活的人数分别为：2291.82 万人，2622.66 万人，2650.91 万人，2887.57 万人，3064.25 万人。来源地数据则可通过市场调研获取。为了简化起见，本研究选取2008至2012年间交易量占北京市场60%以上的新发地农产品批发市场(以下简称新发地)的各类食物资源来源地来表征北京市食物资源的国内来源地(不含国外和港澳台地区)。新发地采集到的数据总体上可以划分为：蔬菜、水果、肉蛋(含禽类)、水产和粮油等五大类别(其他类别由于数量相对这五大类极小，予以忽略)。

由于条件所限和为了简化研究，北京市消耗食物资源生态足迹距离的计算基于以下4项基本假设条件： (1)可以用蔬菜、水果、肉蛋(含禽类)、水产和粮油这五大类别食物资源的数量表征所有类别食物资源的数量； (2)可以用新发地的各类食物资源来源地来表征整个北京市食物资源的来源地； (3)可以用新发地各类食物资源按来源地的数量比例来表征北京市各类食物资源按来源地的数量比例关系； (4)可以用新发地各类食物资源的时空变化规律来表征北京市各类食物资源的时空变化规律。实际上，从调研得到的新发地占据的北京市场份额来看(2003年起，基本维持在60%—70%以上)，上述4个假设所描述的情况具有一定的合理性。

根据《北京统计年鉴》(2009—2013)、《中国流动人口发展报告》(2009—2012)以及官方发布的CPI指数，经计算可得2008年至2012年北京市的人口数据和乡村居民的食物消耗实物量数据。选取2000年的城镇居民消耗量为基年，采用以下计算公式：

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根据式(4)，经逐年计算得到2008年至2012年城镇居民的消耗量。加上乡村居民的消耗量，即得北京市的消耗总量，如表1所示(其中，流动人口的食物资源消耗按照城镇居民的标准进行计算)。为了使结果更加准确，其中蔬菜和水果的外地来源量按新发地在北京的交易量和市场份额(2008年至2012年各年平均取市场份额为66.7%)进行计算；其余三类食物资源由于新发地占北京的市场份额不明确，其外地来源量采用如下方法计算：取本地消费量与扣除损耗率(根据《中国物流统计年鉴》，平均损耗率取25%)后的本地产量之差。

将表1的总量除以总人数，可以得到人均量，再将之减去人均本地供给量即可得到人均消耗的外来食物资源量(表2)。由表2中人均外来总量逐年增加并结合北京市各年份的人数可以推断出，北京市消耗的外来食物资源总量也是逐年增加的。

表3中列出了2008年至2012年北京市的生态足迹距离的总体变化情况。北京市的生态足迹总里程由2008年的27.43 亿tkm逐年增长到2012年的56.44 亿tkm，增长了一倍强。生态足迹距离总体上由2008年的567.1 km上升2012年的676.75 km(仅在2011年有所下降)，增长19.3%。人均生态足迹距离则由2008年的11.97 万km逐年增加到2012年的18.42 万km，增长54%。生态足迹总里程的逐年递增和生态足迹距离的总体增长，表明北京市的生态影响范围和程度总体扩大。人均生态足迹距离的逐年递增则表明人们在北京生活的生态成本逐年提高。

经计算得到各年度五大类外来食物资源的年均生态足迹距离(图1,图2)。总体而言，各年份北京市五大类食物资源的生态足迹距离最大的是水果类，其次是蔬菜类和粮油类，最小的是肉蛋类和水产类。下面以蔬菜类和水果类各年的生态足迹距离的年际动态变化为例进行说明(图1和图2中各圆，是以生态足迹距离为半径的虚拟表达，并不实际存在)。

图1 2008—2012年北京市蔬菜类的生态足迹距离动态 Fig.1 Dynamic of Beijing′s Def of vegetable from 2008 to 2012 Def： ecological footprint distance

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图2 2008—2012年北京市水果类的生态足迹距离动态 Fig.2 Dynamic of Beijing′s Def of fruit from 2008 to 2012 2009年与2011年水果生态足迹距离数值十分接近，在图上表现为重合

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(1)北京市消耗外来蔬菜的平均生态足迹距离由2008年的475.23 km渐次递增到2009年的545.44 km、2010年的619.33 km、2011年的657.85 km和2012年的727.13 km，北京市消耗的蔬菜类食物资源生态足迹距离呈现明显的逐年递增趋势(图1)。北京市消耗的每单位蔬菜类食物资源的生态足迹距离超过了475 km(图1)。

(2)北京市消耗外来水果的平均生态足迹距离由2008年的905.55 km增加2009年的944.87 km，并于2010年达到最大值1073.55 km，此后渐次下降到2011年944.51 km和2012年的886.66 km。北京市消耗的每单位水果类食物资源的生态足迹距离超过了886 km，远高于其他四大类别食物资源(图2)。距离北京十分遥远的海南、广东和广西等省市区在此类食物资源的供给中占据了较大的份额，因此北京市的水果类资源的生态足迹距离相对于其他四大类而言是最大的(图2)。

北京市消耗的肉蛋类的平均生态足迹距离由2008年的240.63km渐次递增到2009年的291.17 km、2010年的334.40 km、2011年381.83 km和2012年的405.26 km，亦呈现明显的逐年递增趋势；并主要由北京市周边的天津、河北、内蒙古、辽宁等直线距离较近的省市提供，因而生态足迹距离相对较小。北京市消耗的水产类的平均生态足迹距离由2008年的358.12 km渐次递减到2009年的311.52 km和2010年的261.16 km，此后再渐次上升到2011年314.76 km和2012年的327.87 km；并主要由天津、河北和山东3个直线距离较近的省市供应，另外有少量(一般年份维持份额在12%以下)由江苏、湖北等直线距离较远的省份提供，因而水产类的生态足迹距离相对较小。北京市消耗的粮油类的平均生态足迹距离由2008年的724.34 km渐次递减到2009年的551.16 km和2010年的496.79 km，此后再次递增到2011年521.40 km和2012年的566.68 km，北京市消耗的粮油生态足迹距离峰值出现在2010年，其余年份虽然略小，但仍然远高于肉蛋类和水产类食物资源的生态足迹距离(2008年和2009年甚至高于蔬菜类)。北京市外来粮油的主要供应省份为河北、山东、内蒙古和东三省，其中东三省占据的市场份额较大而直线距离相对较远，因此使得北京市的粮油生态足迹距离明显高于肉蛋和水产类。

综上所述，北京市五大类外来食物资源的生态足迹距离，随着来源地省份的直线距离的远近及其占据的市场份额的变化而变化。很明显，距离越远、占据市场份额越大的省市区，对其贡献率越高。

北京市消耗食物生态足迹的距离，具有随季节变换波动的特点。以季节为单位，对其连续5a的季相动态进行分述。

(1)蔬菜类生态足迹距离的季相动态 由图3可知，蔬菜类生态足迹距离介于369 km(2009年夏季)与1059 km(2011年冬季)之间，波动较大且冬春季节明显高于夏秋季节。

图3 2008冬季至2012冬季蔬菜类生态足迹距离的季相动态情况 Fig.3 Seasonal dynamic of Beijing′s Def of vegetable from 2008′s Winter to 2012′s Winter

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(2)水果类生态足迹距离的季相动态 由图4可知，水果类生态足迹距离介于579 km(2011年夏季)与1490 km(2008年冬季)之间，波动较大且冬春季节明显高于夏秋季节。

图4 2008冬季至2012冬季水果类生态足迹距离的季相动态情况 Fig.4 Seasonal dynamic of Beijing′s Def of fruit from 2008′s Winter to 2012′s Winter

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(3)肉蛋类生态足迹距离的季相动态 由图5可知，肉蛋类生态足迹距离介于229 km(2009年春季)与428 km(2011年春季)之间，季节起伏相对蔬菜类和水果类而言较小。尤其在2011年春季之后，无明显的季节波动。

图5 2008冬季至2012冬季肉蛋类生态足迹距离的季相动态情况 Fig.5 Seasonal dynamic of Beijing′s Defof meat and egg from 2008′s Winter to 2012′s Winter

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(4)水产类生态足迹距离的季相动态 由于水产类数据所限，其季节动态时间范围设定在2009年夏季至2012年冬季之间。由图6可知，水产类生态足迹距离介于253 km(2010年秋季和冬季)与369 km(2012年冬季)之间，季节波动亦相对较小。

图6 2009夏季至2012冬季水产类生态足迹距离的季相动态情况 Fig.6 Seasonal dynamic of Beijing′s Defof aquatic product from 2008′s Winter to 2012′s Winter

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(5)粮油类生态足迹距离的季相动态 由于粮油类数据所限，其季节动态时间范围设定在2009年春季至2012年冬季之间。粮油类生态足迹距离介于497 km(2009年冬季、2010年春秋冬季)与581 km(2009年春季)之间，其季节波动相对亦较平稳(图7)。

图7 2008冬季至2012冬季粮油类生态足迹距离的季相动态情况 Fig.7 Seasonal dynamic of Beijing′s Defof grain and edible oil from 2008′s Winter to 2012′s Winter

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北京市消耗食物生态足迹的距离，除了具有时相变化外，在空间上也有其相应的分布特征。粮油类和肉蛋类食物资源的生态足迹距离主要覆盖北方地区，包括黑龙江、吉林、辽宁、河北和内蒙古；蔬菜和水果则主要覆盖南方地区，同时也包括了河北和山东；水产则主要来源于河北和江苏，但数量较小。海南、广东和山东的生态足迹距离贡献率稳居前列，主要供给蔬菜和水果。值得关注的是，河北是北京市的重要供应基地之一，其五大类食物资源均占有不小的市场份额。北京市的生态足迹距离已经涵盖了全国大部分地区(除西藏、青海等少数地区外)。以2008年和2012年为例，可以看出，随着城市化的进程，北京市消耗的外来生态资源逐年增加，对外部地区的生态依赖程度上升。

(1)2008年北京市生态足迹距离的构成 具体如图8所示。黑龙江贡献率最大且以粮油类为主；肉蛋类则完全由河北提供；蔬菜和水果主要供给地有河北、山东和海南，此外还有广东、四川等地区。全年转移外来生态承载力的生态足迹总里程达到27.43 亿tkm。

图8 2008年北京市生态足迹距离的省级空间分布 Fig.8 Provincial-spatial distribution of Beijing′s DEFin 2008

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(2)2012年五大类外来食物资源生态足迹距离的构成 具体如图9所示。2012年的情况类似于与2011年。贡献率最大的地区为：海南、广东、河北、山东和辽宁；其次有黑龙江、吉林、内蒙古、云南、江西(仅供给水果)、湖北、福建、甘肃、广西(主要供给蔬菜)和四川等。其中，粮油的主要供给地有东三省和河北；肉蛋类的主要供给地为辽宁、河北和内蒙古；水产类的主要供应地为河北和江苏；其余地区主要供应蔬菜和水果。全年转移外来生态承载力的生态足迹总里程达到56.44 亿tkm。北京市消耗食物生态足迹总里程的增长速度超过了在北京生活人数的增长速度(如前述)。

图9 2012年北京市生态足迹距离的省级空间分布 Fig.9 Provincial-spatial distribution of Beijing′s DEF in 2012

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本研究中将所消耗的本地食物资源的生态足迹距离设置为0，计算值比实际值偏低。通过对2008年至2012年北京市消耗生态足迹的距离的研究，得到以下结论并进行探讨：

(1)北京市消耗食物生态足迹距离总体上由2008年的567.1 km上升到2012年的676.75 km，增长19.3%。北京市的生态依赖范围总体呈现扩大的趋势。人均生态足迹距离则由2008年的11.97 万km逐年快速增加到2012年的18.42 万km，增长54%，表明人们在北京生活的生态成本迅速上升并呈现逐年增加趋势。而生态足迹总里程由2008年的27 亿tkm逐年增加到2012年的56 亿tkm，增加了一倍强，增长的速度高于人口的增速。北京城市化的生态成本持续上升。

(2)北京市的生态足迹距离已经涵盖了全国大部分地区(除西藏、青海等少数地区外)，虽然来源地的分布已经较为分散；但从各来源地占据的市场份额来看，各类别食物性生态资源的供给地仍然较为集中。应该采取相应的措施，使得其市场份额的分布也更加分散化，确保北京市在生态足迹距离扩大的同时，能够顺利获取所需的外部生态资源。

(3)根据连续5a的季相动态分析结果可知，蔬菜类和水果类的生态足迹距离随季节的变化波动较大，往往是冬春季节远高于夏秋季节。而粮油类、肉蛋类和水产类的生态足迹距离随季节的变化波动相对平稳。如果考虑到生态系统与外部的物质流路径的稳定性，蔬菜类和水果类的物质流路径受到干扰的可能性要远高于粮油类、肉蛋类和水产类。

(4)从类别来看，各年份北京市消耗五大类食物资源的生态足迹距离最大的是水果类，其次是蔬菜类或粮油类(在不同年份)，最小的是肉蛋类和水产类。蔬菜类和水果类对北京市生态足迹距离的贡献率较高。蔬菜类的平均生态足迹距离由2008年的475.23 km渐次递增到2012年的727.13 km，呈现明显的逐年递增趋势。水果类的平均生态足迹距离由2008年的905.55 km增加到2010年的最大值1073.55 km，此后下降2012年的886.66 km；水果类食物资源的生态足迹距离远高于其他四大类别食物资源。各类食物资源的生态足迹距离的大小与来源省份的直线距离和市场份额密切相关：直线距离愈远、市场份额愈大，生态足迹距离就愈高。

研究的结果表明，随着我国城市化的进程，在将来一定时期内，总体上都市区的生态足迹距离将保持增长趋势，城市对外部生态资源的依赖范围和距离将持续扩大，依赖程度也将持续上升。政府应当制订适当的区域生态资源协调政策，指导整个产业供应链的分工布局，并通过市场对跨区域流动的生态资源进行更好的配置。

本研究首次利用新发地市场调研得到的食物性生态资源方面的详实数据，展开关于都市区消耗食物生态足迹距离的研究和探讨，在一定程度上揭示了都市区生存与发展对外部生态资源的依赖性。如果能够将研究扩展到所有类别的生态资源上，所计算出的北京市都市区的生态足迹距离，将能够更加充分地说明其对外部区域的生态影响范围和程度。但当前全球化的生产流通链难以跟踪，生态资源归属地具有复杂性，必须通过建立更加细致和完善的跨区转移生态资源的投入产出模型，才能得到相应的结果。而这样的模型及其所需的数据，即便通过实地调查或统计数据，也难以形成完善的方案来支持研究。将生态足迹距离的研究扩展到全方位、立体化，需要政府部门、科研队伍和市场企业等多方面的密切协作，是一个值得关注的研究方向。