Estou tendo o mesmo problema com o Ubuntu 16.04, o systemd e o NginX 1.10.1 a partir do código-fonte.
Eu estava usando o arquivo nginx.service padrão: link
O problema foi o lgin nginx.pid, para corrigi-lo:
Ativou o Nginx sem o serviço
sudo nginx start
Atualizado o db de localização:
sudo updatedb
Encontrou a localização do arquivo pid
locate "nginx.pid"
E atualizei o arquivo nginx.service para o local em que o encontrei
PIDFile=/usr/local/nginx/logs/nginx.pid
(não sei por que está armazenado no meu diretório de logs ...)
Em seguida, execute daemon-reload para recarregar o arquivo nginx.service
systemctl daemon-reload
Depois, "systemctl start nginx" funciona como um encanto. Espero que isso ajude.