湿地沉积物反硝化探析

1 引言

近年来，由于农业施肥、未处理污水的排放及氮沉降等一系列原因，导致湿地氮污染加

剧(Holligan et al., 1993).湿地中各种形态的氮可以发生多种转化，如同化吸收、氨化、

硝化、反硝化、厌氧氨氧化、硝酸盐异解为氨(DNRA)等过程(Kiernan et al., 2003; Hurd et

al., 2005; Kern et al., 2011;An et al., 2001; Weisner et al., 2010).这些过程中，

反硝化和厌氧氨氧化过程往往是湿地氮净损失的原因(Hill，1979; 1981;1983).尽管在一些

湿地中，厌氧氨氧化可能对氮的净损失具有一定的贡献(Zhu et al., 2013)，但更多的研究

表明，无论是在自然湿地，还是在人工湿地系统中，氮的净化机制中反硝化往往是最主要的

过程.

与湿地沉积物相比，上覆水体往往处于氧化环境，因此，湿地反硝化主要在沉积物中发

生(孙志高等，2010).而湿地沉积物反硝化的控制因素涉及物理、化学和生物等多方面，其

中，pH、硝酸盐底物浓度及其来源、可利用碳源、土壤水含量及温度等(Cornwell et al., 1999;

Arheimer et al., 2002; Kanyiginya et al., 2010)是最为关键的控制因子.

鄱阳湖是我国重要的湿地保护区，位于长江中游，承纳赣、抚、信、修、饶五河来水，

通过调蓄后经北部湖口流入长江.由于水位变化显著，造成鄱阳湖区别于其他湖泊的重要特

征在于湿地类型复杂多样.其中，既有季节性淹没的洲滩湿地和冲积洲湿地，也有河流湿地，

还有长期淹没的低高程湖沼湿地.复杂的湿地类型影响了反硝化过程的诸多控制因子，如周

期性的水文变化对沉积物有机质累积、矿化及沉积物氧化还原电位等存在重要影响，进而对

反硝化造成影响.而水位的巨大变幅更影响了鄱阳湖不同湿地区域与流域河道的连通性，从

而造成反硝化底物供给的差异.

本研究选取的洲滩沉积物、不同水力联系下的湖沼沉积物是鄱阳湖较为常见的沉积物类

型，分别代表了水力联系较强的洲滩湿地、水力联系较强的连通湖区湖沼湿地及水力联系较

弱的内湾湖沼湿地.通过对上述不同类型湿地沉积物柱样采集、流动培养及同位素添加模拟，

对不同水力联系及沉积物特性下的沉积物反硝化进行研究，以期进一步了解水动力变化下鄱

阳湖多类型湿地沉积物的反硝化空间差异及其影响规律.

2 材料与方法

2.1 样品采集

本文设置研究点位共 7 个，其中，1#、2#是枯水季节不连通的内湾湖沼沉积物，3#、4#

是与大湖面连通的湖沼沉积物，5#~7#是洲滩沉积物(图 1).反硝化研究采用原柱样沉积物流

动培养法.沉积物柱状样于 2012 年 7 月用有机玻璃柱状采样器(直径 75 mm)采集，每个点位