人类活动显著改变了河流系统氮的来源、环境生物地球化学过程和向海输出通量。微生物驱动的硝化和反硝化是氮循环的关键过程，在水质净化与维持水生态系统健康中发挥了重要作用。长期以来氮循环是地学环境领域的研究热点，但人类活动如何影响亚热带河流微生物群落及其与环境的相互作用仍然缺少系统研究。

我实验室陈能汪课题组以福建省九龙江流域为研究对象，通过丰水期和枯水期的多学科参数观测和室内实验，运用分子生物学技术，对比分析城市、农业和水库三种类型河段的营养盐形态和氮功能基因的属性差异，探明不同类型河段（反映不同的人为干扰）硝化与反硝化微生物的生态位和脱氮效应。主要研究发现有：

（1）城市河段受污水排放影响，氨氮含量高，氨氧化细菌（Nitrosomonas）丰度高，河流中硝化和反硝化作用强烈；农业河段受经济作物蜜柚种植施用大量化肥影响，呈现低pH、低氨氮和高硝氮的环境特征，氨氧化古菌（AOA）丰度高于氨氧化细菌（AOB）。城市河段与农业河段的氮功能菌以颗粒态为主，而水库的悬浮颗粒物和氮浓度较低，其氮功能菌以游离态为主。

（2）对于城市河段与农业河段来说，丰水期水土流失导致水中悬浮颗粒物增加，加上水温较高，有利于颗粒态硝化和反硝化菌生长，促进硝化与反硝化作用。农业河段无机氮负荷高，通过反硝化产物N²O和N²量化的潜在脱氮能力相对较弱。水库河段则在枯水期有相对较高的潜在脱氮能力，主要与水停留时间较长促进沉积物反硝化和厌氧氨氧化作用有关。

该项研究第一作者为2017级环境管理专业博士生林静婕，通讯作者为陈能汪教授。2020年7月22日发表在国际Top期刊Science of the Total Environment（IF=5.589）。研究获得国家自然科学基金（No. 41676098; 51961125203）的资助。

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Impacts of human disturbance on the biogeochemical nitrogen cycle in a subtropical river system revealed by nitrifier and denitrifier genes

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969720346684