快速城市化区域人为净氮输入时空格局与驱动机制：以成渝经济圈为例

推荐：为揭示快速城市化区域人为净氮输入(NANI)的时空演变规律及驱动机制，研究人员以成渝经济圈(CCEC)16个城市为研究对象，采用NANI模型定量分析了2011-2022年间氮输入变化特征。研究发现NANI从15,605降至11,750 kg N km-2 yr-1，其中食品饲料净输入下降31.3%是关键驱动因素，第三产业比重提升是核心影响因素。该研究为城市化进程中氮污染防控提供了科学依据。

　　

随着全球城市化进程加速，人类活动导致的过量氮输入已成为引发水体富营养化、地下水污染等环境问题的主要因素。成渝经济圈作为中国西部最重要的城市群和经济带，在过去十年经历了快速城市化过程，其城镇化率增幅达16.6%，显著高于全国平均水平。然而，关于快速城市化区域氮输入的时空演变规律、具体来源及内在机制的系统研究仍较为匮乏。为此，国内研究人员开展了一项开创性研究，定量解析了成渝经济圈人为净氮输入的动态特征与驱动机制，相关成果发表在《Earth Critical Zone》上。

研究团队采用NANI模型量化了2011-2022年间成渝经济圈16个城市的氮输入动态，通过蒙特卡洛模拟进行不确定性分析，并运用波士顿矩阵法识别关键驱动源。结合冗余分析和偏最小二乘结构方程模型(PLS-SEM)，系统解析了人口、城镇化、经济和生态环境四类因素对NANI的交互影响。

研究结果显示，成渝经济圈NANI呈现显著时空异质性。从时间维度看，区域NANI从2011年的15,605 kg N km^-2 yr^-1降至2022年的11,750 kg N km^-2 yr^-1，降幅达24.7%。氮肥施用(Nfer)始终是最大贡献源（占比50.0%），但食品饲料净输入(Nim)31.3%的降幅成为驱动NANI下降的关键因素。空间分布上，德阳、遂宁和内江等平原农业区构成NANI热点区域，最高值达26,339 kg N km^-2 yr^-1。

通过波士顿矩阵分析发现，68.8%的城市位于"最佳"和"积极"象限，这些区域Nim降幅达41.8%-43.3%，显著高于其他氮源。第三产业比重提升被确认为关键驱动因子，其变化率与NANI呈显著负相关，解释度达29.1%。PLS-SEM模型进一步揭示，人口增长通过直接效应(0.460)和促进第一产业(0.559)双重途径增加氮输入，而城镇化通过产业结构升级(-0.282)和生态保护(0.394)产生抑制作用。

该研究首次系统阐明了快速城市化区域氮输入的演变规律与调控机制，突破传统单因素分析的局限。研究发现成渝经济圈虽处于环境库兹涅茨曲线下降阶段，但NANI水平仍是全球平均的16倍，凸显氮污染防控的紧迫性。研究提出的农业食品系统优化和产业结构升级双路径，为制定区域差异化氮管理政策提供了理论支撑，对全球快速城市化区域的可持续发展具有重要借鉴价值。特别值得注意的是，第三产业每提升1个百分点可带动NANI降低0.57%，这一量化关系为协同推进经济增长与环境改善提供了精准调控靶点。