城市化进程 的不断加快 会强烈驱动高通量活性氮（ Reactive Nitrogen, Nr 的输入，并随 之干扰甚至破坏自然生态系统氮的生物地球化学循环过程，同时给 人类 带来诸多环境和健康问题。 这其中 超级 城市（ 即 人口规模超过 1000万 的城市） 作为 巨量物质和能源的消费中心， 已成为影响全球氮循环的重要组分 同时让 城市地区面临着 日益 严重 的 氮污染 级联效应如 温室效应、 水体富营养化、土壤酸化 和生物多样性 衰减 等 压力 。 这给超级城市在 发展 过程 中如何 平衡好社会经济增长与生态环境可持续发展 同时 带来了挑战 和 机遇。
      因此,开展城市与 自然 生态环境 耦合机理 的研究，正逐渐成为城市氮代谢研究的热点 。本文 基于 城市复合生态系统人与自然耦合的基本理论 框架 从理论上分析了 城市物质代谢的功能群和子系统结构 特征，科学辨识 活性氮在城市层面的流动路径和氮流 输入 -输出 项目，总结 在 以 人类 活动 为主导 因素 作用下城市 复合生态系统各子系统 间 的 相互作用 机理与规律，构建 城市复合生态系统人与自然耦合氮代谢模型。 运用物质流分析、生命周期分析、投入产出模型、能源平衡表和对数平均迪氏指数分解方法 (Logarithmic Mean Divisia Index, LMDI)等方法 集成定量评估 中国 4大典型案例（北京、天津、上海和重庆）城市氮代谢的时空动态变化格局，并 定量 解构 了 驱动 城市氮代谢 的 主要 影响 因素。
       结果显示2000-2016年期间北京天津上海和重庆 4市活性氮输入与输出量逐年递增，活性氮输入总量同比分别增长 28%（北京）、 39%（天津）、 25%（上海）和 70%（重庆）；输出总量增幅高于输入总量，分别增加 31%（北京）、 60%（天津）、 42%（上海）和 127%（重庆 。 各城市氮代谢结构特征变化趋势取决于活性氮输入 -输出结构变化，北京、天津和上海对能源氮和食物氮的需求构成外界输入氮流的最大组分， 同时 能源氮 的 持续 输入 和 由此带来的 氮氧化物排放占比过半；除重庆外，北京、天津和上海的本地农业子系 统中的氮流输出减少趋势明显。基于北京和上海活性氮的生产和消费结构 对比 ，发现两市对 外界 依赖 程度和环境压力已处于高位，本地 生产与 消费逐年扩大的缺口将进一步加剧城市氮代谢系统性风险。
       通过对各城市活性氮输入增量进行时间序列的LMDI解构发现，对输入增量起正向驱动作用的因素主要有人口规模效应、经济发展效应和 消费结构效应与此相反 生产强度效应 、 产业结构效应 和 消费驱动系数效应对各城市的活性氮输入增长则 呈现 抑制作用。产业结构效应的逐年变化对活性氮输入增加的抑制作用与各案例城市在研究期间内产业结构调整变化趋势 吻合 ，第一和 第二产业在整个城市 GDP中占比的下 降相对活性氮输入的增长有显著的抑制作用。表明以工业为主的天津和 重庆 两市的产业结构有待进一步优化，而以服务业为主导产业的北京和上海两市要做好新能源的开发利用，以便 进一步 提高产业结构优化对活性氮输入增长的抑制性作用。 本文旨在 通过构建的城市氮代谢模型，在城市层面建立一套完整的氮代谢核算方法和参数数据库， 并以 中国 4大典型 案例 城市 作为实证研究，探求城市 氮代谢结构特征 变化规律，揭示 城市氮代谢 驱动机制 ，为城市可持续化发展等方面综合评估我国城市活性氮利用现状、变化规律和减排潜力，提供数据支 撑平台。