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河-库岸带湿地是氮进入水体的重要屏障。土壤反硝化作用是湿地去除氮的主要途径。土壤条件如土壤含水率、土壤总氮和总碳含量与反硝化速率密切相关。生物因素包括植被和反硝化微生物的功能基因丰度也对反硝化速率有显著影响。我国是世界上大坝最多的国家,截至21世纪初,全世界有5万多座水坝,其中22000座位于中国。水坝的建成破坏了河流的连续性,改变了水文机制,阻碍了鱼类和植物繁殖体的传播途径,导致河岸带和水库消落带湿地（简称河-库岸带湿地）植物群落和环境因素产生明显改变。汉江流域水利水电工程高度发展,同时正面临农业面源污染、局部水域水质下降以及泥沙含量增加等生态环境问题。作为南水北调中线工程水源地的丹江口水库,其水体总氮含量已大大超出了调水工程要求的地表水Ⅱ类的水质标准。本论文以汉江中上游的河-库岸带湿地为研究对象,通过调查植被和土壤反硝化特征,阐明河-库岸带湿地土壤的反硝化特征及其控制因子,为南水北调中线水源地的水环境保护提供科技支撑。我们得到了如下结果:水库消落带湿地的植被多样性和物种丰富度低于河岸带湿地。我们调查了汉江干流上的6个水库消落带湿地和15个河岸带湿地,对比了河岸带和水库消落带植被的物种组成和多样性,并探究了环境因素和植被分布的关系。结果表明,共统计到27科66属78种植物,其中河岸带75种,水库消落带28种。按生活型有49种湿生植物、25种中生植物和4种挺水植物。汉江沿岸河岸带优势种主要为狗牙根（Cynodon dactylon）、虉草（Phalaris arundinacea）、小蓬草（Conyza canadensis）、酸模叶蓼（Polygonum lapathifolium）和天蓝苜蓿（Medicago lupulina）;水库消落带优势种为狗牙根（Cynodon dactylon）、喜旱莲子草（Alternanthera Philoxeroides）、酸模叶蓼（Polygonum lapathifolium）、双穗雀稗（Paspalum paspaloides）和水蓼（Polygonum hydropiper）。水库消落带的物种丰富度和多样性比河岸带低,河岸带和水库消落带的物种相似性系数为48.5%。水库消落带湿地一年生物种的比例高于河岸带,河岸带植被的湿生植物比例高于水库消落带,然而水库消落带湿地的挺水植物比例高于河岸带湿地。水库消落带植被分布有较明显季节动态。水利工程改变了河流自然的水文情势、水沙过程和地形地貌特征,并造成了河岸带和水库消落带湿地植被的变化。典型对应分析（Canonical correspondence analysis,CCA）的结果表明海拔、坡度和离河流距离等地形因子对植物群落分布至关重要。回归分析结果说明,物种丰富度与海拔显著正相关。河-库岸带湿地的土壤条件通过影响反硝化微生物功能基因丰度直接和间接地调节反硝化速率。我们研究了汉江流域20个河-库岸带湿地的土壤潜在和背景反硝化速率的季节变化,并探讨了生物和非生物因素对反硝化速率的直接和间接影响。汉江沿岸湿地潜在反硝化速率范围从0.06到511 ng N g-1 h-1,平均值为51.79 ng N g-1 h-1。背景反硝化速率在0.03和105 ng N g-1 h-1之间变化,平均值为10.56 ng N g-1 h-1。低地湿地的反硝化速率略高于山地湿地,水库消落带湿地的反硝化速率高于河岸带湿地。土壤反硝化速率具有显著的时空差异。湿地土壤中nirK基因的丰度范围为0.31×10584.50×105个gene copies g-1 soil,而nirS基因的丰度在0.11×105和69.20×105个gene copies g-1 soil之间。nirK基因(5.22×105gene copies g-1 soil)的平均丰度约为nirS基因(2.69×105gene copies g-1 soil)的两倍,且它们季节差异不明显。土壤水分与nirK基因丰度、植物种类丰富度和植物盖度呈正相关,而土壤NO3--N浓度与nirS基因丰度和植物物种丰富度呈负相关。潜在和背景反硝化速率与反硝化功能基因丰度、植物丰富度、土壤水分和土壤总碳呈显着正相关。逐步回归分析表明,nirK基因丰度是潜在和背景反硝化速率的最重要预测指标。路径分析模型表明土壤条件可以通过改变反硝化功能基因丰度直接和间接地影响潜在和背景反硝化速率。淇河河岸带湿地的土壤反硝化速率与反硝化功能基因丰度具有明显的季节动态,且受到生物与非生物因素的显著影响。我们对淇河河岸带湿地17个样地进行植被调查采样,研究了土壤反硝化速率和功能基因丰度的季节动态,并探究了其与环境因素的相关性,进一步验证土壤条件对土壤反硝化的直接和间接影响。结果显示,淇河湿地土壤潜在与背景反硝化速率(59.04 ng N g-1 h-1和15.84ng N g-1 h-1)有明显的时空异质性。湿地土壤中nirK基因的丰度范围为0.003×105?47.24×105个gene copies g-1 soil,而nirS基因的丰度在1.77×105和2922.5×105个gene copies g-1 soil之间。反硝化功能基因nirK和nirS基因丰度存在季节差异。Pearson相关分析显示潜在反硝化速率与反硝化功能基因丰度、植被盖度、物种丰富度、土壤电导率、土壤含水率和土壤总氮含量呈显著正相关。多元逐步回归分析表明,nirK基因丰度是土壤潜在和背景反硝化速率最重要的预测因子,土壤总氮含量是nirK和nirS基因丰度最重要的预测因子。冗余分析（Redundancy analysis,RDA）结果表明物种丰富度、土壤含水率、土壤电导率和土壤总氮含量是反硝化功能基因的决定因素。湿地植物及其丰富度可以显著提高土壤的潜在反硝化速率。我们选取了3中常见的河岸带物种,在日光温室水池中进行不同搭配和组合种植,研究受控条件下湿地植物及其丰富度对土壤反硝化的影响。研究表明,潜在反硝化速率为26.75 ng N g-1 h-1。四次采样中2017年5月出现最大值,显著高于第一次采样测定的潜在反硝化速率,且后三个月的其他7种处理都较对应的空白处理略有提高。在8种处理中,其他7种处理的潜在反硝化速率略高于空白CK,且种植三种植物的处理显著高于其他处理的潜在反硝化速率。除土壤总氮,总碳、氨氮、硝氮等土壤性质季节差异明显。不同处理间,除CK组土壤总碳含量略低于其他处理,其他土壤性质如氨氮、硝氮含量各处理之间无显著差异。土壤中nirS基因(27.91×105gene copies g-1 soil)的平均丰度约为nirK基因(3.31×105gene copies g-1 soil)的8倍。种植植物后的三个月的nirS基因丰度显著高于种植植物前的,且在2016年11月达最大值。nirK基因丰度在2017年5月达到最大值。同处理之间的反硝化功能基因丰度没有显著差异。Pearson相关分析结果表明,反硝化功能基因丰度与潜在反硝化速率呈密切相关。反硝化功能基因丰度与土壤性质有显著相关性。nirK基因丰度与土壤电导率、土壤密度、含水率、总氮和总碳含量显著相关。nirS基因丰度与土壤电导率、含水率、密度和pH显著相关,但与土壤总碳和总氮含量没有表现出显著的相关关系。