氮的循环转化是重要的微生物化能过程,碳源作为常见的电子供体、氮作为循环转化的主要基质,都是微生物化能过程的重要影响因子。随着工业化发展,环境水体接纳了大量来自生活污水、农业污水,以及工业废水的外源性碳、氮元素,改变了碳氮生境条件。有研究表明,环境中碳、氮含量的变化会影响微生物群落结构及反硝化速率。因此,进一步开展环境介质中C/N对于氮转化功能基因丰度的影响研究,可以丰富对氮的生物地球化学循环机制的认知。本文于2015年3月采集太湖梅梁湾沉积物,利用室内流动培养实验,开展了不同C/N对沉积物中氮转化功能微生物的影响及其效应研究。设计了两个硝氮水平 2.0mg·L-1 和 5.0 mg·L-1)、C/N 分别为 0.5、2、4、6、10、14 的梯度实验。通过室内模拟实验,检测不同C/N条件下沉积物中氨氧化及反硝化功能基因丰度的变化,并分析基因丰度变化与硝酸盐氮转化速率间的相关关系,探究C/N改变对氮转化过程胁迫作用的微观机制。实验研究的主要结论如下:(1)经鉴别,实验样品中氨氧化古菌(AOA-amoA)和氨氧化细菌(AOB-amoAA)的本底丰度分别为2.03×105 copies·g-1和1.89×103 copies·g-1。C/N对氨氧化功能基因丰度有影响,随着C/N的增加,氨氧化功能基因丰度降低。其中,氨氧化古菌对C/N变化的响应更为显著。(2)经鉴别,实验样品中反硝化功能基因nirK和nirS的本底丰度分别为1.54×106copies·g-1和2.21×106copies·g-1。实验分析表明,反硝化功能基因对C/N变化的响应不显著。其中,nirK功能基因随着C/N的增加,其丰度有所降低,而nirS功能基因的丰度有所上升。(3)实验分析结果表明,体系中硝酸盐氮的浓度受到氨氧化作用和反硝化作用的共同驱动。具体表现为硝酸盐氮产生速率与反硝化和氨氧化功能基因丰度差值呈显著负相关(r2=-0.612,P<0.01)。