射陽(yáng)湖水環(huán)境現(xiàn)狀與沉積物氮循環(huán)功能基因研究

鄭 浩，樊祥科，鐘 非，高海優(yōu)，張曉倩，李博文，張朝暉，張永江

(1.江蘇省漁業(yè)技術(shù)推廣中心，江蘇 南京 210036；2. 南通大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，江蘇 南通 226019)

為加強(qiáng)水產(chǎn)種質(zhì)資源及其生存環(huán)境的保護(hù)，近年來(lái)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部積極推進(jìn)水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)建設(shè)工作，已審定公布11批535處國(guó)家級(jí)水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)。在保護(hù)區(qū)內(nèi)，除了采取禁捕措施以外，還需要為水生生物的生存繁衍提供適宜的生存環(huán)境[1]，包括豐富的天然餌料和優(yōu)良的水環(huán)境等。目前，有關(guān)水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)的研究主要集中在浮游動(dòng)物群落調(diào)查和水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)兩個(gè)方面。梁正其等[2]基于錦江河國(guó)家級(jí)水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)浮游動(dòng)物群落特征數(shù)據(jù)，評(píng)估了生物餌料資源現(xiàn)狀。羅建波等[3]對(duì)梁子湖、鄱陽(yáng)湖和千島湖國(guó)家級(jí)水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)的富營(yíng)養(yǎng)化狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)3個(gè)保護(hù)區(qū)整體處于中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。劉凱等[4]調(diào)查了嬉子湖國(guó)家級(jí)水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)浮游動(dòng)物群落特征和水環(huán)境質(zhì)量狀況，探討了影響浮游動(dòng)物群落組成的關(guān)鍵環(huán)境因子，并指出總氮是決定該水域所屬環(huán)境質(zhì)量類別的關(guān)鍵指標(biāo)。

射陽(yáng)湖水域于2011年被列為國(guó)家級(jí)水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)(第4批)。然而，保護(hù)區(qū)內(nèi)相關(guān)水環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺乏，僅有少量歷史數(shù)據(jù)資料，難以支撐保護(hù)區(qū)水產(chǎn)種質(zhì)資源養(yǎng)護(hù)工作的開(kāi)展。為避免出現(xiàn)重建輕管、只建不管的狀況，有必要系統(tǒng)開(kāi)展射陽(yáng)湖保護(hù)區(qū)水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀調(diào)查。此外，底泥基本理化性質(zhì)和氮循環(huán)微生物特征調(diào)查也亟待開(kāi)展。底泥在水生態(tài)系統(tǒng)中充當(dāng)著“源”或“匯”的雙重角色：外源輸入的氮素除了被水生生物吸收利用，還會(huì)通過(guò)物理、化學(xué)及生物作用沉降至水體底部；底泥中富集的氮素在一定條件下又會(huì)向上覆水釋放，對(duì)水環(huán)境質(zhì)量造成影響[5-6]。同時(shí)，底泥還是微生物的天然載體，由底泥中微生物驅(qū)動(dòng)的氮循環(huán)在維持湖泊生態(tài)平衡中發(fā)揮重要作用[7]。氮循環(huán)微生物參與了氨化、硝化和反硝化等生態(tài)過(guò)程，上述過(guò)程影響了水生態(tài)系統(tǒng)中氮的轉(zhuǎn)化和去除[8]。通過(guò)調(diào)查氮循環(huán)功能基因豐度，有利于掌握射陽(yáng)湖保護(hù)區(qū)氮素的生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程。另外，董志穎等[9]報(bào)道外源性氮素輸入可直接影響寡營(yíng)養(yǎng)水體中氮循環(huán)功能基因豐度，因此，氮循環(huán)功能基因豐度可能對(duì)外源性氮素輸入具有一定指示作用。筆者研究在射陽(yáng)湖保護(hù)區(qū)共布設(shè)11個(gè)站位，分析主要水體理化指標(biāo)的時(shí)空變化規(guī)律，同時(shí)在核心區(qū)中心及外圍區(qū)域(共5個(gè)站位)開(kāi)展底質(zhì)及微生物群落現(xiàn)狀調(diào)查。采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)，調(diào)查各站位底泥中氮循環(huán)細(xì)菌功能基因豐度的季節(jié)變化規(guī)律，并結(jié)合水質(zhì)和底質(zhì)調(diào)查結(jié)果，分析氮循環(huán)功能基因間及其與射陽(yáng)湖水域主要環(huán)境指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系。筆者研究將有助于全面了解射陽(yáng)湖國(guó)家級(jí)水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)水質(zhì)和底質(zhì)狀況，以及氮循環(huán)微生物特征，并為保護(hù)區(qū)后續(xù)水環(huán)境管理和整治工作提供重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究水域與樣品采集

射陽(yáng)湖國(guó)家級(jí)水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)位于江蘇省揚(yáng)州市寶應(yīng)縣東郊，保護(hù)區(qū)是由4個(gè)拐點(diǎn)(33°16′35″ N，119°39′22″ E；33°16′15″ N，119°36′28″ E；33°19′53″ N，119°31′45″ E；33°20′14″ N， 119°37′41″ E)順次連線圍成的水域，總面積為666.7 hm2。其中，核心區(qū)面積為100 hm2，為由5個(gè)拐點(diǎn)(33°18′42″ N，119°37′20″ E；33°18′31″ N， 119°37′31″ E；33°18′34″ N，119°37′12″ E；33°18′45″ N，119°37′09″ E；33°18′57″ N， 119°37′12″ E)順次連線圍成的水域(圖1)。

射陽(yáng)湖保護(hù)區(qū)河網(wǎng)發(fā)達(dá)，周圍分布有安豐河、走馬河、大三王河、楊家河和鴿子河等河流。保護(hù)區(qū)核心區(qū)靠近村鎮(zhèn)，且周邊水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)和種植業(yè)發(fā)達(dá)。根據(jù)保護(hù)區(qū)現(xiàn)狀，在核心區(qū)外圍(S1～S6)和核心區(qū)內(nèi)(S7～S11)共布設(shè)11個(gè)站位。在核心區(qū)外圍，S1、S5和S6站位靠近村鎮(zhèn)，而S2、S3和S4站位靠近農(nóng)業(yè)區(qū)；在核心區(qū)與各條支流交界處分別設(shè)置S7～S10站位，S11站位位于核心區(qū)中心。分別于2018年5月(春季)、8月(夏季)、11月(秋季)和2019年2月(冬季)，開(kāi)展射陽(yáng)湖水域水體與沉積物環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀調(diào)查。調(diào)查期間，分別從11個(gè)站位采集水樣，同時(shí)選擇S1、S2、S3、S4和S11共5個(gè)站位(由于底泥疏浚，S5站位未采集到底泥樣品)，使用抓斗式底泥采樣器對(duì) 0～10 cm表層沉積物進(jìn)行采集，每個(gè)站位采集 3個(gè)混合樣，混合后分為兩份封裝，并分別經(jīng)冷藏和冷凍帶回實(shí)驗(yàn)室用于后續(xù)理化和微生物分析。

1.2 理化指標(biāo)測(cè)定

采用EXO多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀(YSI EXO2)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定水體溫度(T)、pH值、溶解氧(DO)和葉綠素(Chl a)濃度。采用自動(dòng)化學(xué)分析儀(CleverChem anna)測(cè)定水樣中氨氮(NH4+-N)、硝酸鹽氮(NO3--N)、亞硝酸鹽氮(NO2--N)和正磷酸鹽(PO43--P)濃度。使用ArcGIS 10.2軟件，采用插值法繪制NH4+-N、NOx--N和PO43--P濃度時(shí)空分布圖。水體總氮(TN)、總磷(TP)和高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)檢測(cè)參照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》[10]。另外，取新鮮底泥10.0 g放入100 mL三角瓶，加入2 mol·L-1KCl溶液50 mL，用橡皮塞塞緊，振蕩30 min，過(guò)濾后使用自動(dòng)化學(xué)分析儀測(cè)定浸出液中NH4+-N濃度。風(fēng)干后的底泥樣品中全碳、全氮和全硫含量使用元素分析儀(Elemantar vario)檢測(cè)。

1.3 樣品基因組總DNA提取和PCR擴(kuò)增

使用E.Z.N.A.?soil DNA Kit(Omega Bio-tek)試劑盒提取底泥樣品基因組DNA，用質(zhì)量濃度為10 g·L-1的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)抽提DNA的完整性，并用NanoDrop 2000 分光光度計(jì)(Thermo Scientific)檢測(cè)DNA濃度和純度。

用引物分別擴(kuò)增細(xì)菌16S rDNA和氮循環(huán)細(xì)菌功能基因(AOB-amoA、nxrA、narG、nirK、nirS和nosZ)，qPCR擴(kuò)增引物見(jiàn)表1。

表1 該研究所用擴(kuò)增引物

qPCR反應(yīng)采用20 μL體系，包括10 μL 2×SYBR Premix Ex TaqTM(TaKaRa)、20 μmol·L-1上下游引物、2 μL模板DNA(6～10 ng)以及7.6 μL滅菌超純水。將PCR產(chǎn)物回收，連接至pMD18-T載體(TaKaRa)，轉(zhuǎn)化至大腸桿菌DH5α感受態(tài)中，篩選陽(yáng)性克隆，提取各基因重組質(zhì)粒，用NanoDrop 2000 分光光度計(jì)測(cè)定質(zhì)粒濃度，計(jì)算各基因拷貝數(shù)，按10倍梯度稀釋備用，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。若標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率在-3.5～-3.0范圍內(nèi)，則繼續(xù)開(kāi)展后續(xù)樣品測(cè)試。采用SYBR Green定量PCR法測(cè)定各基因拷貝數(shù)，熒光定量PCR反應(yīng)在ABI7500熒光定量PCR儀(ABI)上進(jìn)行，每個(gè)樣品設(shè)置3個(gè)平行樣，驗(yàn)證檢測(cè)重復(fù)性及可靠性。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 19.0軟件，對(duì)水體理化指標(biāo)監(jiān)測(cè)值及氮循環(huán)功能基因拷貝數(shù)在不同季節(jié)間的差異顯著性進(jìn)行分析，并對(duì)不同功能基因間及功能基因與主要環(huán)境因子間進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀

2.1.1水質(zhì)季節(jié)變化

參照GB 38382—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，由水體理化指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)果(表2)可知，射陽(yáng)湖保護(hù)區(qū)冬、春季水體TN濃度符合Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)要求，秋季水體TN和TP濃度均符合Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)要求；夏季水體TP濃度達(dá)到(0.21±0.13) mg·L-1，若參照湖、庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)，則水質(zhì)為劣Ⅴ類，如果將射陽(yáng)湖水域視為河網(wǎng)，則水質(zhì)符合Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)要求。氮、磷濃度是決定該水域水質(zhì)所屬類別的關(guān)鍵指標(biāo)。冬季水體TN濃度最高，且顯著高于秋季和夏季(P<0.05)；而夏季水體TP濃度最高，且顯著高于秋季和春季(P<0.05)。參考《湖泊(水庫(kù))富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)方法及分級(jí)技術(shù)規(guī)定》，射陽(yáng)湖保護(hù)區(qū)4個(gè)季節(jié)綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)(TLI)分別為53.5(秋)、54.9(冬)、59.8(春)和57.6(夏)，存在輕度富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題。

春季射陽(yáng)湖保護(hù)區(qū)水體pH值和Chl a濃度顯著高于其他季節(jié)(P<0.05)，說(shuō)明浮游植物生物量較高。朱英等[11]指出夏季水溫較高，光照充足，而且暴雨徑流進(jìn)入上海大蓮湖后，導(dǎo)致水體N、P濃度升高，從而誘發(fā)浮游植物生長(zhǎng)，使得夏季部分湖區(qū)藻密度高于其他季節(jié)。筆者研究中夏季水體Chl a濃度低于春季，可能與射陽(yáng)湖保護(hù)區(qū)夏季水體N/P比值較低[12]和水面浮葉植物生物量較高[13]有關(guān)。此外，春季小型硅藻大量繁殖[14]也可能是射陽(yáng)湖保護(hù)區(qū)水體Chl a濃度在春季偏高的原因之一。

表2 調(diào)查水域不同季節(jié)水體理化指標(biāo)均值

2.1.2水質(zhì)空間變化

為探明射陽(yáng)湖保護(hù)區(qū)氮、磷污染源頭，對(duì)水體NH4+-N、NOx--N(NO2--N和NO3--N濃度之和)和PO43--P濃度進(jìn)行空間插值分析。由圖2可知，不同季節(jié)水體氮、磷濃度空間分布存在一定差異。秋季S3和S8站位水體ρ(NH4+-N)分別為0.89和0.68 mg·L-1，高于其他站位；由于兩個(gè)站位所處河流(走馬河)兩岸水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘較多，養(yǎng)殖收獲季節(jié)清塘廢水排放[15]可能是局部水體NH4+-N濃度較高的主要原因。

冬季S5、S7和S11站位水體ρ(NH4+-N)分別為0.96、1.74和0.97 mg·L-1，高于其他站位；3個(gè)站位所處河流(大三王河)為射陽(yáng)湖水域的主要河道，除了河道緊鄰的射陽(yáng)湖鎮(zhèn)污水排放輸入外，枯水期上游NH4+-N污染輸入[16]可能也是導(dǎo)致保護(hù)區(qū)水域NH4+-N濃度升高的原因之一。春季S5和S6站位水體NH4+-N濃度較高，村鎮(zhèn)污水排放輸入[17]可能是主要原因。夏季S1、S6和S9站位(安豐河)水體NH4+-N濃度較高，同時(shí)S1和S6站位水體ρ(PO43--P)異常偏高，分別為0.27和0.35 mg·L-1，村鎮(zhèn)地表徑流輸入與上游河流輸入可能是該河段氮、磷濃度偏高的主要原因。在秋、冬季，NOx--N濃度均處于較低水平；而春季S2、S9和S11站位水體ρ(NOx--N)超過(guò)0.30 mg·L-1，夏季S8和S10站位水體ρ(NOx--N)分別為0.49和0.78 mg·L-1。上述點(diǎn)位大多位于射陽(yáng)湖保護(hù)區(qū)核心區(qū)，春、夏季NOx--N濃度偏高可能與東側(cè)農(nóng)業(yè)面源污染有關(guān)[18]。射陽(yáng)湖保護(hù)區(qū)河網(wǎng)復(fù)雜，為從源頭上防治污染，需要進(jìn)一步調(diào)查水體流向，并做好村鎮(zhèn)污染輸入截留與水產(chǎn)養(yǎng)殖轉(zhuǎn)型升級(jí)等工作，確保核心區(qū)水質(zhì)逐年提升。

2.2 沉積物環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀

除了外源污染輸入外，底泥中內(nèi)源污染釋放也可能造成上覆水體富營(yíng)養(yǎng)化[19]。射陽(yáng)湖水域4個(gè)季節(jié)底泥中全碳、全氮和全硫含量最高值大部分出現(xiàn)在S1和S3站位(圖3)。S1站位所處河段位于村鎮(zhèn)一側(cè)，底泥淤積嚴(yán)重，春、夏季底泥中全碳、全氮和全硫含量均高于其他站位。S3站位所處河段兩側(cè)分布有大量水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘，冬季底泥中全碳、全氮含量和秋季底泥中全硫含量高于其他站位。村鎮(zhèn)污水排放和農(nóng)業(yè)污染輸入可能分別是S1和S3站位底泥污染物積累的主要原因。除S1站位外，其他站位春、秋季底泥全氮含量均低于冬、夏季。此外，春季各站位底泥浸出液中NH4+-N濃度均值〔(7.49±1.89) mg·L-1〕顯著低于其他3個(gè)季節(jié)〔秋季，(16.56±6.09) mg·L-1；冬季，(14.70±2.28) mg·L-1；夏季，(12.91±3.57) mg·L-1〕。由于冬季水體溶解氧濃度較高，同時(shí)S2、S3和S4站位底泥中全氮含量處于4個(gè)季節(jié)最高水平，底泥中有機(jī)氮氧化引起的內(nèi)源釋放可能是水體NH4+-N濃度升高的主要原因之一。在S3和S4站位(分布在農(nóng)業(yè)種養(yǎng)殖區(qū)一側(cè))4個(gè)季節(jié)底泥全硫含量變化不大，均處于較高水平；在S1、S2和S11站位(分布在射陽(yáng)湖鎮(zhèn)一側(cè))，秋季底泥全硫含量明顯低于其他季節(jié)。特別是在S1站位，春、夏季底泥全硫含量明顯升高，且底泥全碳和全氮含量也處于較高水平，容易引發(fā)水體黑臭，需要進(jìn)行河道清淤。

2.3 微生物群落氮循環(huán)功能基因

在不同形態(tài)氮素的相互轉(zhuǎn)化過(guò)程中，氨單加氧酶(AMO)、羥氨氧化還原酶(HAO)、亞硝酸鹽氧化還原酶(NXR)在硝化過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，而在反硝化過(guò)程中硝酸還原酶(NAR)、亞硝酸還原酶(NIR)、一氧化氮還原酶(NOR)和氧化亞氮還原酶(NOS)可催化相關(guān)反應(yīng)[20]。射陽(yáng)湖保護(hù)區(qū)各站位底泥氮循環(huán)細(xì)菌功能基因(nosZ、nirS、nirK、narG、nxrA和AOB-amoA)拷貝數(shù)及其占細(xì)菌16S rDNA拷貝數(shù)比例的季節(jié)變化見(jiàn)圖4。S1站位春、秋季氮循環(huán)功能基因拷貝數(shù)及其占細(xì)菌16S rDNA拷貝數(shù)比例均高于冬、夏季，其中，春季S1站位各氮循環(huán)功能基因拷貝數(shù)總和遠(yuǎn)高于其他季節(jié)和站位。冬季S3站位氮循環(huán)功能基因拷貝數(shù)雖然低于S2和S4站位，但氮循環(huán)功能基因占細(xì)菌16S rDNA比例在5個(gè)站位中最高。在春、冬兩季調(diào)查中，底泥全氮含量最高的站位分別是S1和S3，說(shuō)明氮循環(huán)細(xì)菌功能基因拷貝數(shù)及其占細(xì)菌16S rDNA比例對(duì)底泥氮污染狀況具有一定指示作用。

春季各站位nosZ、narG和nirK基因豐度均較高，其中，nosZ和nirK基因豐度顯著高于其他季節(jié)(P<0.05)。同時(shí)，春季各站位nosZ基因相對(duì)拷貝數(shù)(nosZ/16S rDNA)，以及nosZ基因與nirK和nirS基因之和(nir)的比值(nosZ/nir)均高于其他3個(gè)季節(jié)。春季除S1、S2站位外底泥全氮含量均低于其他季節(jié)，而浸出液NH4+-N濃度均值在4個(gè)季節(jié)中最低。較高的nosZ/nir比值說(shuō)明在春季營(yíng)養(yǎng)鹽水平相對(duì)較低的沉積物環(huán)境中，可能發(fā)生了完全反硝化過(guò)程[21]。相比于nirK基因，nirS基因豐度在4個(gè)季節(jié)均較高，其中，夏季各站位nirS基因豐度顯著高于春、秋季(P<0.05)，僅在春季nirK/nirS基因豐度比值出現(xiàn)升高，說(shuō)明nirS型反硝化菌在射陽(yáng)湖保護(hù)區(qū)底泥反硝化過(guò)程中扮演重要角色。研究表明，與nirS型反硝化菌相比，含nirK基因的菌群適合在溶解氧濃度稍高、有機(jī)物濃度較低的環(huán)境生長(zhǎng)[22]。在富營(yíng)養(yǎng)化較為嚴(yán)重的太湖沉積物中nirS型反硝化菌是主要的生態(tài)類型[23]，與之類似，射陽(yáng)湖水域沉積物中的厭氧環(huán)境更適宜nirS型反硝化菌生長(zhǎng)。

與上述反硝化功能基因相比，調(diào)查發(fā)現(xiàn)射陽(yáng)湖水域沉積物中硝化功能基因(如nxrA和AOB-amoA)豐度相對(duì)較低。冬季nxrA和AOB-amoA基因豐度均值高于其他季節(jié)，其中，nxrA基因豐度顯著高于其他季節(jié)(P<0.05)，可能與上覆水較高的NH4+-N濃度有關(guān)。研究表明，NH4+-N濃度較低的環(huán)境適宜AOA的生長(zhǎng)，而在富營(yíng)養(yǎng)化水域，AOB是驅(qū)動(dòng)硝化作用的主要微生物類群[24]。筆者研究未調(diào)查AOA-amoA基因豐度，但在上覆水或底泥中NH4+-N濃度較低的季節(jié)，AOA可能也在硝化過(guò)程中發(fā)揮作用。

2.4 氮循環(huán)功能基因與主要環(huán)境因子的相關(guān)分析

通過(guò)將氮循環(huán)功能基因與主要環(huán)境因子進(jìn)行相關(guān)分析(圖5)，發(fā)現(xiàn)AOB-amoA基因豐度分別與nxrA和nirS基因豐度呈極顯著正相關(guān)，且nxrA基因豐度與nirS基因豐度呈顯著正相關(guān)。由3種功能基因編碼的AMO、NXR和NIR分別調(diào)控氨氧化、硝化和反硝化作用，依次將NH4+-N轉(zhuǎn)化為NO2--N，將NO2--N轉(zhuǎn)化為NO3--N，以及將NO2--N轉(zhuǎn)化為NO或NH3[20,25]。上述結(jié)果表明，傳統(tǒng)的硝化、反硝化路徑可能在射陽(yáng)湖水域沉積物氮循環(huán)中占據(jù)重要地位。此外，narG基因豐度分別與nirK基因和nosZ基因豐度呈顯著正相關(guān)，且nirK基因豐度與nosZ基因豐度呈極顯著正相關(guān)，3種反硝化功能基因豐度均在春季出現(xiàn)明顯升高。李秋芬等[26]研究發(fā)現(xiàn)環(huán)境中同時(shí)存在含nirK和nosZ基因的反硝化菌，春季此類反硝化菌可能在射陽(yáng)湖水域大量出現(xiàn)。

底泥浸出液中NH4+-N含量與nosZ基因豐度及上覆水pH值呈顯著負(fù)相關(guān)，與nosZ/nir和nirK/nirS呈極顯著負(fù)相關(guān)。春季多數(shù)站位較低的底泥全氮含量以及底泥浸出液NH4+-N濃度可能與nosZ與nirK基因豐度升高有關(guān)。此外，上覆水pH值與nirK和nosZ基因豐度，以及nosZ/nir和nirK/nirS比值呈極顯著正相關(guān)；同時(shí)，pH與Chl a濃度呈極顯著正相關(guān)。春季藻類大量繁殖引起上覆水pH升高，進(jìn)而對(duì)底泥微生物群落氮循環(huán)菌具有一定影響。

底泥中全碳與全氮含量呈極顯著正相關(guān)，與上覆水CODMn濃度呈顯著正相關(guān)，表明上覆水中污染物的沉降是底泥有機(jī)污染的主要源頭，并引起內(nèi)源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)負(fù)荷增加[27]。上覆水NH4+-N濃度與水溫和Chl a濃度呈顯著負(fù)相關(guān)，而上覆水NOx--N濃度與水溫呈極顯著正相關(guān)。藻類一般優(yōu)先利用污水中 NH4+-N 和其他還原態(tài)氮，它們對(duì)硝酸鹽的吸收利用僅僅發(fā)生在污水中 NH4+-N 濃度很低或耗盡的情況[28]。春、夏季水溫升高導(dǎo)致射陽(yáng)湖水域Chl a濃度升高，藻類對(duì)不同形態(tài)氮素的選擇性吸收利用是引起上覆水中NH4+-N濃度降低的原因之一。

3 結(jié)論

射陽(yáng)湖國(guó)家級(jí)水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)存在水體輕度富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題，TN和TP是決定該水域所屬環(huán)境質(zhì)量類別的關(guān)鍵指標(biāo)。不同季節(jié)保護(hù)區(qū)水體氮、磷濃度的空間分布存在一定差異，射陽(yáng)湖鎮(zhèn)污水排放和農(nóng)業(yè)污染輸入可能是造成氮、磷濃度時(shí)空差異的主要原因。

射陽(yáng)湖保護(hù)區(qū)4個(gè)季節(jié)底泥中全碳、全氮和全硫含量在S1(靠近村鎮(zhèn))和S3(靠近農(nóng)業(yè)區(qū))站位較高。其中，S1站位春、夏季底泥全硫含量明顯升高，且底泥全碳和全氮含量也處于較高水平。

氮循環(huán)細(xì)菌功能基因拷貝數(shù)及其占細(xì)菌16S rDNA比例對(duì)底泥氮污染狀況具有一定指示作用。在射陽(yáng)湖保護(hù)區(qū)底泥反硝化過(guò)程中nirS型反硝化菌占主導(dǎo)地位，另外，同時(shí)含nirK和nosZ基因的反硝化菌豐度可能在春季較高。