氮素是动植物生长所必须的生命元素,在水、土、气、生四大圈层间迁移转化。近年来,由于人口增加导致动植物的产品需求增加,从而全球氮素使用量激增。在食物生产与消费过程中,如果某一时间或者某一子系统中的氮素数量异常,都会引起系统功能结构紊乱,引发氮素资源环境问题。探索氮素流动通量、利用效率和氮素环境损失,明确其驱动因子,对于保障人类食品安全,促进氮素资源高效利用以及生态环境健康发展有重要意义。河北省是农业大省,曲周县是一个典型的集约化农区,由于氮素利用效率低导致的环境问题日益凸显。1986年是国家“七五”计划的开始,受“六五”经济发展过热的影响,对工、农业经济的发展进行了整治。本研究以曲周县为研究区域,以1986–2017年的统计资料,结合实测数据,构建了食物生产与消费过程中氮素梯级流动模型,通过多元统计法定量分析了各梯级氮素通量、利用效率和环境负荷特征。以此为基础,采用驱动力D-压力P-状态S-影响I-响应R模型（DPSIR）模型评价方法构建评价指标体系,对氮素利用可持续性进行评价,并用灰色预测法对未来水平进行预测。通过情景分析提出调控策略。主要研究结果如下:（1）曲周县食物生产与消费系统单位面积氮素通量变化差异较大。1986–2017年,曲周县农田生产子系统、畜禽养殖子系统和家庭消费子系统的氮素输入通量分别在153.81–293.74 kg N·hm^-2、37.95–108.93 kg N·hm^-2和23.14–29.27 kg N·hm^-2范围内波动变化。2007年总的氮肥施用量达到475 kg N·hm^-2时,氮肥的施用水平已逐渐增加并接近农田中氮素需求的最佳方案。农田生产子系统氮素利用率（NUEc）和畜禽养殖子系统氮素利用率（NUEa）分别为22.77%–38.61%和36.45%–58.07%。NUEc随着氮肥施用量的增加而急剧下降,低于中国（39%）,美国（56%）和全球规模（50%）。NUEa随着饲料氮投入量的增加而增加,均值为49.59%。（2）1986–2017年,曲周县食物生产与消费过程中的氮素环境损失量为72.75–160.07 kg N·hm^-2。曲周县食物生产与消费过程氮素损失以气态（57.93%）为主,主要成分是氨。农田生产子系统、畜禽养殖子系统和家庭消费子系统氮素排放量占总氮素输入量的55.75%。且环境氮素损失各子系统的贡献率大小为:农田生产>畜禽养殖>家庭消费。曲周县食物消费氮代价均值为15.95 kg·kg^-1,高于国家尺度和市级尺度,可见资源环境代价大。期间曲周县废弃物氮由47.77kg N·hm^-2增至100.63 kg N·hm^-2,以畜禽粪尿氮和秸秆氮为主。废弃物氮如果没有被合理的处理和利用,未来氮素损失的增加将对环境造成更大的压力。（3）曲周县环境氮素损失驱动因素以农业施氮水平和粪尿还田率为主。1986–2017年,曲周地区氮素环境损失量呈上升趋势。从研究介质角度分析,敏感性分析结果显示环境氮素负荷的影响因素包括施氮水平、肉所占比例和人粪尿还田率。此外,大气氮素负荷的影响因素还包括化肥NH₃挥发和畜禽排便量,水体氮负荷的影响因素还包括化肥淋洗（敏感性指数I≥0.20）。从研究系统角度分析,逐步回归分析结果表明,施氮水平、饲料氮投入、农作物种植结构和人口密度与曲周县氮素损失量密切相关（确定系数R²=0.99）。研究结果为曲周县氮素的有效管理提供参考依据。（4）曲周县氮素资源可持续利用呈上升趋势。1986–2017年,曲周县氮素利用驱动力、状态、影响因素评价值均呈上升趋势,与压力因素评价值变化趋势相反,而响应因素综合评价指标值呈先下降后上升的趋势。曲周县氮素资源在多层因素的共同影响下总体呈现由弱可持续向基本可持续方向水平发展。在氮素利用可持续性评价中,单位GDP氮素强度、废弃物氮素排放强度、城镇化率、人均GDP、农民人均纯收入、城镇人均可支配收入、畜禽养殖规模与方式等7个指标较为重要。预测2018–2030年氮素资源可持续利用处于上升趋势。（5）曲周县的农业继续走农牧结合的发展模式为宜。主成分分析结果表明籽粒产量、化肥、秸秆还田对NUEc变化的贡献较大,而NUEa高低与种植结构和膳食结构密切相关。若改变现有耕作制度:氮肥施用量可减少50%（情景1）及提高10%的饲料利用率（情景3）,可使NUEc和NUEa分别提高51.76%和18.29%。结合前面四部分研究结果,提出三方面的氮素可持续利用调控策略:1)调整耕作制度,增大经济作物的种植面积,畜禽粪尿和化肥结合施用,可以提高农作物生产力;2)增大处理设施的投入,提高废弃物氮资源化率;3)调整膳食结构,减少动物性食品消费比例,减少环境氮素损失。