随着国民膳食结构的改变和城市化、工业化速度的加快,食物生产过程已成为活性氮增加的主要来源。活性氮的适量供给是保证粮食生产的基础,而其流动通量的急剧增加是引发全球生态环境问题的原因之一。认识活性氮的环境效应,提高活性氮在梯级流动中各环节的利用效率,降低活性氮排放量是我国实现社会经济可持续发展、改善环境质量、承担缓解气候变化国际义务等的迫切需要。本文以江苏省常熟市辛庄镇为研究靶区,定量分析了“农田生产-畜禽养殖-家庭消费”系统活性氮的来源与去向、各梯级流动的通量、效率及其环境负荷,明确了常熟地区乡镇尺度活性氮的流动规律与特征,并提出针对性的调控对策。主要研究结果如下:(1)辛庄镇活性氮在沿食物链的梯级流动过程中,其流动通量逐级减少。食物链活性氮利用率与循环利用率均低于20%,说明食物消费的资源环境代价较高。2000-2012年,在作物种植结构、生产集约化程度、城镇化水平与居民膳食结构的综合影响下,辛庄镇食物链三个子系统活性氮流动通量的变化趋势为:农田生产子系统呈下降趋势,畜禽养殖子系统与家庭消费子系统略有上升。(2)辛庄镇食物链活性氮梯级流动的环境氮损失率高于50%。环境氮负荷主要来源于农田生产,其中54.1%±2.1%进入水体。对环境介质氮负荷的敏感性分析结果表明作物种植面积与施氮水平是各环境介质氮负荷量的共同影响因素,大气、水体和土壤氮负荷的影响因素还分别包括化肥氨挥发率与动物粪尿挥发率、径流与淋溶速率和反硝化率。人均GDP与环境氮负荷量之间存在倒U型曲线关系。辛庄镇环境氮负荷的人均承载量为11.9 kg/人,低于全国平均值(31.5 kg/人);环境氮负荷的单位面积承载量为8.7 t/km2,高于全国平均值(4.3 t/km2)。(3)辛庄镇活性氮利用率与废弃物氮循环利用率较低。食物链活性氮流动效率评价结果表明辛庄镇活性氮流动效率的综合评价值呈下降趋势(从0.7降至0.4),主要原因是农田的施氮水平偏高,废弃物氮的循环利用率偏低,居民消费动物食品氮的数量增加。三个子系统评价值的变化趋势有差异,农田生产子系统呈小幅上升趋势,畜禽养殖子系统呈大幅增加趋势,家庭消费子系统自2008年以来呈迅速下降趋势。(4)基于活性氮梯级流动特征、环境氮负荷与活性氮流动效率评价研究,本研究提出了四方面的活性氮调控策略:①调整种植与养殖结构,提高活性氮梯级利用率;②促进废弃物循环利用,提高废弃物氮的循环利用率;③调整膳食结构,规划餐桌,提倡“光盘”;④提高管理技术,制定政策法规。