我国从上世纪80年代至今,由于工农业的快速发展,大量氮磷等营养元素及有机污染物人为排入湖泊中,富营养化湖泊所占的比例已增加到了88.6%,成为一个严峻的环境问题。湖泊作为容纳和净化陆源污染的自然生态系统,在全球氮循环中发挥着重要作用。研究湖泊生态系统沉积物中硝化、反硝化、厌氧氨氧化过程和无机氮的垂直分布规律,对进一步研究湖泊生态系统氮循环及污染修复有着理论和现实意义。本文以武汉东湖、南湖以及南湖周边养殖塘为研究区域,采用乙炔抑制法测定了研究区域沉积物硝化速率；15N同位素示踪法测定了湖泊沉积物反硝化速率和厌氧氨氧化速率。通过全年季节采样,得出了研究区域硝化、反硝化和厌氧氨氧化季节和空间变化特征,在此基础之上分析了主导研究区域硝化、反硝化和厌氧氨氧化的环境因子。研究结果表明：(1)硝化速率：东湖沉积物全年硝化速率变化范围为180.1～1063.1μmol·m-2·h-1,均值为605.4μmol·m-2·h-1;南湖沉积物全年硝化速率变化范围为1282.1～4042.9μmol·m-2·h-1,均值为2141.2μmol·m-2·h-1;养殖水体沉积物全年硝化速率变化范围为229.8～983.3μmol·m-2·h-1,均值为647.7μmol·m-2·h-1.(2)反硝化速率：东湖沉积物全年反硝化速率变化范围为405.0-2201.3μmol·m-2·h-1,均值为906.4μmol·m-2·h-1。南湖沉积物全年反硝化速率变化范围为1255.1～2903.0μmol·m-2·h-1,均值为1935.6μmol·m-2·h-1。养殖水体沉积物全年反硝化速率变化范围为335.5-1075.1μmol·m-2·h-1,均值为696.4μmol·m-2·h-1。东湖、南湖、养殖塘耦合硝化—反硝化占反硝化量的比例分别为86.3%、78.1%、88.1%；非耦合硝化—反硝化占反硝化量的比例分别为13.7%、21.9%、11.9%。(3)厌氧氨氧化速率：东湖沉积物全年厌氧氨氧化速率变化范围为50.3-333.8μmol·m-2·h-1,均值为127.0μmol·m-2·h-1。南湖沉积物全年厌氧氨氧化速率变化范围为105.0～353.2μmol·m-2·h-1,均值为177.1μmol·m-2·h-1。养殖水体沉积物年厌氧氨氧化速率变化范围为74.6～123.9μmol·m-2·h-1,均值为99.8μmol·m-2·h-1。东湖、南湖、养殖塘厌氧氨氧化产生N2量占湖泊产生N2量百分比分别约12.1%、8.2%、13.2%。(4)季节和空间变化特征：研究区域硝化、反硝化速率表现出夏季>秋季>冬季>春季的季节变化特征,厌氧氨氧化速率表现出夏季>秋季>春季≈冬季的季节变化特征。同一季节,硝化、反硝化速率在污染源排放口形成明显的高值区,沿水流扩散方向逐渐减小(5)环境影响因子：研究区域沉积物有机质含量和沉积物表层上覆水温度、NH4+浓度、营养盐含量对研究区域沉积物硝化、反硝化、厌氧氨氧化速率的影响都达到显著性水平(p<0.05)；此外,反硝化、厌氧氨氧化作用还受到沉积物表层上覆水中溶解氧、N02-浓度和间隙水中N02-浓度的制约,其影响也达到显著性水平(p<0.05)本文对湖泊生态系统中氮素循环转化做了概括和总结。通过研究,得出了研究区域沉积物脱氮效率,区分了不同脱氮方式在脱氮过程中的贡献,揭示了沉积物脱氮的季节和空间变化特征,明确了影响该研究区域氮转化的主导环境因子,并对以后的氮素循环研究进行了展望。