第七届青年地学论坛

山丘区沟渠地形、水文过程与植被空间分布特征与平原地区有明显不同，可能对沟渠反硝化脱氮效率有较大影响，但相关机理研究缺乏。针对该问题，研究山丘区沟渠反硝化脱氮的效率及其影响机理。结果发现：（1）水田沟渠、旱地沟渠、居民区沟渠沉积物反硝化速率分别为84.2 µg N m^-2 h^-1、247.4 µg N m^-2 h^-1、660.1 µg N m^-2 h^-1。居民区沟渠反硝化速率最高。（2）干湿交替对自然沟渠反硝化速率影响显著，间歇滞水最有利于沟渠沉积物通过反硝化作用脱氮，而长期淹水环境并不利于沟渠反硝化脱氮。（3）有植被沟渠沉积物反硝化速率显著高于无植被沟渠。不同植物反硝化速率的大小顺序为：石菖蒲>美人蕉>铜钱草>再力花>水竹>狐尾藻>水蜡烛 >茭白。不同植物反硝化速率与反硝化功能基因nirK、nirS、nosZ拷贝数之间相关系数分别为0.51、0.73、0.73（P<0.05）。（4）农业源头沟渠沉积物反硝化速率出现明显季节变化的原因可能与降雨、施肥密切相关。温度也是影响反硝化作用的重要因素，沟渠反硝化速率随着温度的增加而增长。（5）沟渠水体的DO浓度与反硝化速率呈显著负相关。沟渠水体TN、NO₃^-_N浓度、沉积物TOC含量与反硝化速率呈显著正相关。（6）干湿交替增加了反硝化功能基因的拷贝数（p <0.05），nosZ基因在实验前后无显著差异；低强度和中强度处理的nirK基因在实验前后差异显著，中强度处理的nirS基因在实验前后差异显著。Pearson相关分析结果表明，沉积物的反硝化速率与NO₃^--N含量、ORP和nirK呈显著正相关（p <0.05）。干湿交替可能主要通过改变沉积物的NO₃^--N含量、ORP和nirK基因拷贝数影响了沉积物反硝化速率。研究结果可以为长江上游农业面源污染生态防治方略提供科学依据。

自然沟渠；反硝化；干湿交替