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氮是农业生产最重要的养分限制因子，同时也是日益增长的环境污染因子。进入生物圈的活性氮的数量已经大大超过了自然生态系统生物固氮的量。过量的活性氮进入生态系统，破坏了氮素平衡，可能导致严重的环境问题，如水体富营养化问题已成我国最突出的水环境问题。在氮循环中，反硝化过程将活化的氮以N2形式返回到大气圈的过程，它起着闭合全球氮循环的作用，在生物圈的氮循环中起着枢纽作用。排水沟渠贯穿于山丘区的所有地貌，是径流、泥沙及其携带迁移污染物的通道，但同时沟渠系统通过沉积物的吸附、生物转化等作用对污染物（包括氮）进行截留、消减和净化。川中丘陵区地处长江上游，排水汇流沟渠纵横交错，是连接农业排水、村镇居民生活废水与河流湖泊的重要通道。沟渠中水体反硝化脱氮机制缺乏深入研究，难以评估反硝化脱氮对水体氮污染去除的贡献。本论文通过对川中丘陵区排水沟渠特征与脱氮功能的调查与定位观测，结合实验室反硝化脱氮效率的模拟研究，探讨排水沟渠的反硝化脱氮作用机制与效率，为提高川中丘陵排水沟渠活性氮的去除效率，减少长江上游水体活性氮输入，保护长江流域水环境具有重要意义。研究的主要结果与结论如下: (1)川中丘陵区排水沟渠水体整体富营养化情况严重。其中TN含量均高于国家地表水五类水2.0mg/L的标准，污染严重，其中9.72％的水体高于10mg/L。沟渠水体TP平均含量低于国家地表水三类水0.2mg/L的标准。但是，68.06％的水体TP含量超过了富营养化0.02mg/L的标准，31.94％的沟渠水体含量高于0.2mg/L，有些甚至超过了五类水0.4mg/L的标准。97.97％的沟渠水体中颗粒态氮含量占总氮含量的比例小于50％。 川中丘陵区沉积物中的磷消长主要以颗粒态磷为主，沉积在沉积物内，可溶态磷极少，故而沉积物内的磷的形态相对比较稳定。而水体中的铵态氮极易被氧化成为硝态氮，其变异系数较大。 川中丘陵区沟渠湿地植物以过江草、水花生为主。野外调查的沟渠的物种优势度具有明显差别，且沟渠内的优势物种相对较多。川中丘陵区野外调查的沟渠中植物群落中植物分布相对均匀。优势种不明显的沟渠均匀度较大，而优势种比较明显的沟渠均匀度则比较小。由于调查时期为植物生长茂盛时期，故川中自然沟渠生物量与植被覆盖度也相对较高。 (2)本实验选取了盐亭县万安流域三条不同类型的沟渠进行定点观测。 不同类型沟渠反硝化能力有差异。村镇排水沟渠反硝化效率最大，其次为农田源头沟渠，农林复合沟渠，但农田源头沟渠与农林复合沟渠又因淹水条件不同存在些许差异。就整体情况而言，村镇排水沟渠反硝化速率比较高，其反硝化速率变化范围0.36～34.64μg N2O-N·m-2·h-1（以N计，下同）。农田源头沟渠反硝化速率变化范围在0.01～3.01μg N2O-N·m-2·h-1之间，农林复合沟渠反硝化速率变化范围在0.04～3.98μg N2O-N·m-2·h-1。同时农林复合沟渠与村镇排水沟渠的反硝化速率变化趋势随季节变化趋势一致，且村镇排水沟渠全部观测时间段的反硝化能力明显高于农林复合沟渠全部观测时间段的反硝化能力。 农林复合沟渠常年淹水区域反硝化N2O的排放速率在整个试验期均显著高于农林复合沟渠干湿交替区域以及农林复合沟渠间歇滞水区（前者平均分别为后三者的4.64、3.25、1.67倍）。其中农田源头沟渠干湿交替区1号点与2号点N2O排放速率的变化趋势波动较大。农田源头沟渠常年淹水区3号点与4号点N2O排放速率的变化趋势基本一致呈波动性，农田源头沟渠干湿交替区5号点与6号点N2O排放速率的变化趋势存在一些不同，但基本趋势相似，呈波浪状，村镇排水沟渠常年淹水区域4号点N2O的排放速率在整个试验期均显著高于村镇排水沟渠干湿交替区1号点区域（前者平均为后者的4.14倍），同时高于村镇排水沟渠间歇滞水区2号点区域、3号点区域（前者平均为后两者的3.12、1.79倍），且其差异达到显著水平(P＜0.05)。 (3)影响反硝化速率的相关因素沟渠内有无植被两种不同对比之下的反硝化速率范围差异明显，有植被反硝化速率远大于无植被。大型植物可以通过间接和直接的方式影响反硝化率。首先，大型植物表面生物膜直接提供了反硝化发生的场所;其次，植物能通过吸收和释放作用间接改变养分浓度，氧气浓度，pH，以及沉积物和水体中的有机碳含量。沟渠各点有植株区域反硝化速率与沟渠各点相对应无植株区域的反硝化速率之差t值均达到显著差异水平，且r值均小于0.05达显著差异水平。同时各点有植株区域的反硝化速率与其对应的无植株区域的反硝化速率变化趋势有着较强的一致性。 村镇沟渠氮污染来源除了自然降雨之外还有居民生活污水，污染物底物浓度较大，故村镇排水沟渠反硝化速率＞农田源头沟渠反硝化速率＞农林复合沟渠反硝化速率。干湿交替区各点有植株区域具有显著性差异。间歇滞水区中村镇排水沟渠反硝化速率(5.50μg N2O-N·m-2·h-1)＞农林复合沟渠反硝化速率(1.34μg N2O-N·m-2·h-1)＞农田源头沟渠反硝化速率(0.62μg N2O-N·m-2·h-1)。常年淹水区中村镇排水沟渠反硝化速率(13.32μg N2O-N·m-2·h-1)＞农林复合沟渠反硝化速率(2.22μg N2O-N·m-2·h-1＞农田源头沟渠反硝化速率(0.68μg N2O-N· m-2-h-1)。