摘要：探究河流邊灘沉積物硝化反硝化潛力及與沉積物理化性質(zhì)的關(guān)系，可為河流邊灘治理、生態(tài)修復(fù)提供參考依據(jù)。2021 年7 月以夏家寺河邊灘為研究對(duì)象，對(duì)比研究了順直河道與邊灘沉積物的硝化反硝化潛力，并分析了各環(huán)境因子對(duì)其硝化反硝化潛力的影響。結(jié)果表明：（1）邊灘和順直河道沉積物黏粒（clay）、總有機(jī)碳（TOC）、NH4+-N、NO2--N、NO3--N含量最大值均出現(xiàn)在表層，且邊灘沉積物各環(huán)境指標(biāo)的平均值均大于順直河道；（2）邊灘沉積物硝化潛力（1.91±1.61）mg/ （kg?d）大于順直河道（0.70±1.01）mg/ （kg?d）（Plt;0.05），在15 d 培養(yǎng)期內(nèi)硝化潛力隨時(shí)間的增加而呈上升趨勢(shì)，且各層硝化潛力大小表現(xiàn)為表層gt;中層gt;底層（Plt;0.05），在前10 d 培養(yǎng)期內(nèi)邊灘沉積物硝化活性大于順直河道；（3）邊灘沉積物反硝化潛力（85.99±12.06）mg/ （kg?d）大于順直河道（38.93±30.46）mg/ （kg?d）（Plt;0.05），邊灘和順直河道沉積物反硝化速率分別在培養(yǎng)1、3 d 后達(dá)到最大值，反硝化活性分別在6、15 d 達(dá)到最大值，10 d 培養(yǎng)期內(nèi)，順直河道沉積物反硝化活性大于邊灘；（4）河道沉積物硝化潛力與ORP、clay、TOC、NH4+-N、NO3--N、TN含量呈顯著正相關(guān)（Plt;0.05），反硝化潛力與TOC、NH4+-N、NO3--N、TN含量呈顯著正相關(guān)（Plt;0.05）。

關(guān)鍵詞：邊灘；沉積物；硝化潛力；反硝化潛力

中圖分類號(hào)：X52 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-3075（2024）03-0086-08

河流可以截留大部分氮素進(jìn)入地表水和地下水（方婧等，2010）。硝化反硝化反應(yīng)是主導(dǎo)河道氮素循環(huán)的生物地球化學(xué)反應(yīng)（戴源，2019），提高硝化反硝化潛力將加快氮循環(huán)速率，對(duì)河流的氮控制及氮負(fù)荷的削減具有積極意義。已有研究表明，土壤pH、有機(jī)碳、含水率、溫度、鹽分、微生物分布、組成成分等是影響硝化反硝化潛力的重要因素（Sanders amp; Laanbroek，2018；Pinay et al，2000）。通過研究涇河不同河段潛流帶沉積物的反硝化作用，閆玉琴（2018）得出涇河各河段沉積物反硝化作用強(qiáng)烈，且夏季反硝化作用強(qiáng)度大于冬季。戴源（2019）在城市重污染河道中研究了氮素時(shí)空分布特征，發(fā)現(xiàn)硝化反硝化潛力與沉積物氮素含量及存在形態(tài)顯著相關(guān)（Plt;0.05）。Imek 等（2002）研究土壤pH對(duì)反硝化作用影響時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)土壤pHlt;6.0時(shí)，隨pH值升高，反硝化速率呈線性增加。硝化反硝化在河流沉積物中的發(fā)生位置不同，有研究發(fā)現(xiàn)硝化作用發(fā)生在河流和含水層相互作用最強(qiáng)烈的淺層區(qū)域，反硝化作用發(fā)生在含水層內(nèi)部和氧氣耗盡的河床深處（李勇等，2016；Shuai et al，2017）。

地形地貌也是影響河流硝化反硝化的重要因素。Lautz amp; Fanell（i 2008）在有跌水結(jié)構(gòu)的潛流帶中觀察到硝酸根還原、硫酸鹽還原和錳還原的速率高于河流其他區(qū)域。Klocker 等（2009）采用原位添加外源硝酸鹽、15N 同位素示蹤劑添加等方法以及對(duì)反硝化酶進(jìn)行測(cè)定，比對(duì)分析了潛流帶生態(tài)修復(fù)工程段和未修復(fù)工程段的硝酸鹽吸收和反硝化速率，結(jié)果表明，生態(tài)修復(fù)工程能增加沉積物潛流水文“連通性”，增加水文停留時(shí)間，有助于促進(jìn)反硝化作用。Gomez-Velez 等（2015）發(fā)現(xiàn)反硝化潛力受河底地形影響很大，由河床形態(tài)驅(qū)動(dòng)的潛流垂向交換，其反硝化潛力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過由彎曲河岸驅(qū)動(dòng)的側(cè)向交換。

河流邊灘一般由泥沙大量淤積形成，其廣泛存在于天然河流連續(xù)彎道、彎道的凸岸及卡口河段的兩側(cè)（倪晉仁和馬藹乃，1998；王梅力等，2015），順直河道在自然河流演變中也常常形成典型的具有犬牙交錯(cuò)形狀的邊灘地形。順直河道是平面形態(tài)較順直的單一性河道，彎曲系數(shù)一般lt;1.2（施騏等，2020）。邊灘是自然河道的重要組成部分，與順直河道相比，其沉積物硝化反硝化潛力如何，與沉積物理化性質(zhì)關(guān)系如何，這些問題目前還未見系統(tǒng)的研究報(bào)道?；謴?fù)邊灘結(jié)構(gòu)是否有利于河流生態(tài)系統(tǒng)脫氮目前尚無定論。因此，本研究以夏家寺河邊灘為研究對(duì)象，研究其硝化反硝化潛力及影響因素，為邊灘在河流生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用提供一定的理論支撐。