成 C2H4.C2H2 和 N2 与固氮酶结合部位并不相同，两者是固氮酶催化反应的非竞争性底物

(Hwang et al., 1973)，因此用 ART 不但能准确测定固氮速率，而且测定结果不受试验环境

中 N2 的影响.操作过程简述如下：

取一定量浓缩(或原水)样于培养瓶中，保持瓶内水体和顶空的体积比为 5：1，合上胶

塞，用注射器注入一定体积 C2H2 气体(10%，V/V)，保持培养瓶内的 C2H2 分压为 10132.5

Pa(Granhall and Lundgren， 1971;Hardy et al., 1973)，在气体注入口涂上硅橡胶防止

漏气.摇匀后将培养瓶悬挂放置在太湖湖泊生态系统研究站栈桥，控制水深为 30 cm 左右，

以保持与样点基本一致的温度、光照和风浪扰动等.培养时间为 2 h(Beversdorf et al.,

2013;Stewart et al., 1967)，每个样设 3 个平行.培养结束后，向培养瓶中抽取一定体积

顶空气体样品转移预先抽过真空的玻璃瓶中室温保存，用气相色谱仪(GC5970II，填充柱：

Porapak N;FID 检测器)对气体样品进行检测分析。

2.2.2 固氮速率计算

固氮酶催化 N2 和 C2H2 还原的方程式可以表述为：

在提供产出 1 mol NH3 所需电子数的情况下，固氮酶会催化产出 1.5 mol C2H4，则 1.5

是 C2H4-NH3 的理论当量转换系数.尽管该系数在不同的生态系统中会存在一定差异

(1.2~2.1)(Bergersen，1970;Hardy et al., 1973;Stewart et al., 1968)，但基本保持在

理论值 1.5 附近.事实上，多数固氮作用的研究(Brooks et al., 1971;Teal et al., 1979)

也都采用 1.5 作为两者的转换系数.为了便于与不同生物固氮研究成果进行比较，本研究采

用 1.5 作为两者的转换系数.

气相色谱仪对气体样品的检测采用保留时间进行定性分析，峰高进行定量分析.

固氮速率计算公式：

式中，Anf 为固氮速率(ng · L-1 · h-1);P 样品、P 空白为样品、空白样中的 C2H4

的量(μL);r 为水样浓缩比例;14 为 N 摩尔质量(g · mol-1);1.5 为固氮速率转换系数;t

为培养时间(h);V 水为试验水样体积(L).

3 结果