大气是地球氮元素储量最大的氮库，由于氮气的三键结构十分稳定，打开它所需的能量较高，因此在工业革命以前，主要靠闪电固氮和生物固氮将其转化为人和生物可以利用的含氮化合物。然而随着人类社会的不断发展，为了满足人们生产生活的需要，大量氮元素被通过工业的方式固定下来，并随着化肥的滥用积累在环境中，造成氮循环的破坏，并产生水体富营养化现象。富营养化带来的恶果就是水体藻类大量繁殖，溶解氧急剧降低，造成鱼虾等水生生物的死亡等。因此，想要根除富营养化现象就必须将水体过量的氮、磷营养盐从水体脱除。目前人们所发现的自然界的生物脱氮过程有两个，反硝化过程和厌氧氨氧化(Anammox)过程。在反硝化过程中，硝酸盐经过异化硝酸盐还原作用被逐步还原为一氧化氮、氧化亚氮和氮气，在厌氧氨氧化过程中，铵盐和亚硝酸盐或硝酸盐发生反应，生成氮气。这两种过程需要在反硝化细菌和厌氧氨氧化细菌的参与下才能完成。　　近年来，人们开发出许多技术来治理富营养化水体，如人工湿地技术、生物操纵技术、生态浮床技术等，并且这些技术已经成功应用于富营养化水体的治理中。其中生态浮床技术由于其无可比拟的优势，成为了极具发展潜力的生态修复技术。然而，生态浮床技术却一直难以应用于富营养化问题同样严重的海水中，因为难以找到一种耐盐的浮床植物。本实验室经过多年研究，筛选出海马齿、盐角草等耐盐植物作为浮床植物，并已成功应用于富营养化海水的治理中。　　在实验室之前的研究基础上，本研究通过构建模拟海马齿生态浮床，设置不同的溶解氧、盐度和海马齿根系长度梯度，利用实时荧光定量PCR技术，对水体中的nosZ基因和hzo基因进行定量，研究溶解氧、盐度和海马齿根系长度对浮床植物根际微生物的影响，并在最佳溶解氧、盐度和海马齿根系长度的条件下对海马齿生态浮床系统的脱氮途径和脱氮量进行研究，研究主要结论如下:　　1、在低溶解氧(DO＜0.6 mg/L)条件下，海马齿生态浮床系统植物根际水体中hzo基因丰度为67.13 copies/mL，nosZ基因的丰度为1927.13 copies/mL，高于中溶解氧(DO～2.0 mg/L)和高溶解氧(DO＞7.0 mg/L)条件下，因此我们认为低溶解氧条件更有利于反硝化细菌和厌氧氨氧化细菌的生长。此外，在所有溶解氧条件下，反硝化细菌在总脱氮细菌中数量占比均大于94％，相应的厌氧氨氧化细菌在总脱氮细菌中的数量占比均小于6％，因此我们认为海马齿生态浮床根际脱氮微生物群落中反硝化过程占据主导作用。　　2、在低溶解氧(DO＜0.6 mg/L)、高盐度(Sal～30)条件下，海马齿生态浮床系统植物根际水体中hzo基因丰度为79.02 copies/mL，nosZ基因的丰度为3093.31 copies/mL，总脱氮基因拷贝数高于中盐度(Sal～20)和低盐度(Sal～0.5)条件下，因此我们认为高盐度条件更有利于反硝化细菌和厌氧氨氧化细菌的生长，这种现象可能与体系中微生物的来源有关。在所有盐度条件下，反硝化细菌在总脱氮细菌中的数量占比均大于92％，相应的厌氧氨氧化细菌在总脱氮细菌中的数量占比均小于8％，因此我们认为海马齿生态浮床根际脱氮微生物群落中反硝化过程占据主导作用。　　3、在低溶解氧(DO＜0.6 mg/L)、高盐度(Sal～30)条件下，海马齿生态浮床系统植物根际水体中的hzo基因拷贝数不随根长的改变而改变，而nosZ基因拷贝数则与根长呈显著的负相关。我们推测这是因为在全根（根冠比为0.09）条件下，异养的反硝化细菌需要植物根系分泌物作为碳源供应生长，因此附着在根系表面，因而根际水体中丰度比半根条件和无根条件降低;而厌氧氨氧化细菌属化能自养型细菌，有机物对其有抑制作用，因此其较喜欢生活在根际水体中而非根系表面，因此会出现全根、半根和无根条件下其丰度在0.05的显著性水平上无显著差异。　　4、在低溶解氧(DO＜0.6 mg/L)、高盐度(Sal～30)条件下，通过对海马齿生态浮床系统植物根际脱氮过程的研究，发现海马齿生态浮床对与水体氮营养盐具有较强的净化能力，在培养7天时，其对水体氮元素的平均脱除速率可达到1.36 mg/d。此外，海马齿生态浮床系统根际脱氮过程存在植物根系吸收以及根际微生物脱氮两种作用，实验前期根际微生物脱氮作用占据主导，而实验后期则是植物根系吸收作用占据主导。