南海湖是位于包头市典型的小型城市湖泊,在调节气候、美化市区环境等方面起着非常重要的作用。内蒙古包头市位于高纬度寒旱区季节性的冰封期是该地区的重要环境特点,对于寒旱区城市湖泊的研究具有重要意义。为了揭示包头市南海湖沉积物中氮循环微生物群落结构及其与环境因子的关系,为南海湖的富营养化防治提供科学依据,本研究利用以往对南海湖的环境监测,根据南海湖的地形地貌及不同的富营养化程度将其划分为4个区域,在每个区域布设3个有代表性的采样点,分别于2018年6月、2018年9月、2019年1月和2019年4月对沉积物样品进行采集,利用特异性功能引物对沉积物中的氮循环微生物群落结构进行检测,同时测定各采样点的理化指标并进行统计分析。通过对细菌群落解析,查明了南海湖氮循环微生物群落结构特征,采用相关性分析,确定了影响细菌群落结构的环境因子,主要研究成果如下:水体环境因子及沉积物的污染物含量随时间变化最为显著,与非冰封期相比,冰封期水体污染更为严重;沉积物中各污染物含量受水体变化有所影响,但是水体对于沉积物的影响多为长期影响。从污染物的分布情况来看,经过数据分析发现,根据富营养化程度来看,由高到低为旅游开发区>水草区>进水口区>湖心区。细菌β多样性受黄河补水,冰体凝结,植物生长与腐败等各种因素影响,不同区域在结冰过程中氮循环微生物的群落结构相似性也表现出显著差异。本研究区域的沉积物钟固氮微生物除了蓝藻门外还有厚壁菌门、变形菌门下的部分微生物,从属水平来看,固氮微生物主要由蓝藻菌属、着色菌属、梭菌属、鱼腥藻属、红螺藻属、厌氧粘细菌属组成。氨氧化作用主要是由厚壁菌门、微球菌门的下的各种微生物主导进行。研究区域中的氨氧化细菌从属水平来看主要包括:假单胞菌属、芽孢杆菌属、梭菌属、沙雷氏菌属、变形杆菌属、微球菌属、粪产碱杆菌等。亚硝酸盐氧化菌门水平主要由变形菌门组成,还有部分其它微生物,在属水平上主要分为10个属,主要包括假亚硝酸菌属、硝酸菌属、红球菌属、假单胞菌属、粪产碱杆菌、变形杆菌、微球菌属、副球菌属、节杆菌属、不动细菌属等。反硝化细菌门水平主要由变形菌门组成,还有部分其它细菌,在属水平上主要分为11个属,主要包括假单胞菌属、红杆菌属、陶厄氏菌属、固氮螺菌属、伯克氏菌属和unclassified_Bacteria、unclassified_Proteobacteria等。由于水体在结冰和冰体融化过程及中,外界条件会发生较大变化,水环境直接引起沉积物的改变,导致沉积物中微生物有所变化,因此不同时期、不同区域,影响氮循环微生物的环境因子有所差异。总体来看,沉积物中总氮、氨氮、碳氮比是对沉积物细菌群落结构影响较大的环境因子。控制这些环境因子是改变沉积物中氮循环微生物的重要举措,同时是改善南海湖水质现状的重要举措。