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本文首先研究了培养时间、培养基类型、硫酸铵浓度对湖泊沉积物与水中氨氧化细菌(AOB)MPN计数的影响，确定了用于AOB计数的最适培养基(MSF培养基)和最适培养时间(40d)，同时还揭示了不同生境来源细菌对底物浓度响应方式的差异，即与沉积物AOB相比，湖水AOB对培养基中硫酸铵浓度更为敏感。此外，MPN与MPN-PCR方法对氨氧化细菌计数效率的结果表明，MPN计数效率较高，MPN计数所得AOB数量是MPN-PCR所得数量的2-19倍。因此，MPN法更适合于这类细菌的计数。
采用XZd培养基和多种修改后的Giltays培养基(即添加酵母膏和改变碳源)对湖泊沉积物硝酸盐还原细菌(NRB)进行MPN计数。从获得的MPN数据中可知，以甘油为碳源并添加0.1％酵母提取物的Giltays培养基是用于NRB计数的最佳培养基。
选择上述最适培养基，采取MPN方法研究了月湖AOB、亚硝酸盐氧化细菌(NOB)和NRB的时空分布特征。在垂直尺度上，沉积物AOB和NOB的MPN值高于水样3个数量级以上，沉积物NRB的数量高于水样超过53倍之多。从2006年12月至2008年12月的7次采样中，沉积物AOB的数量是1.37×104-6.15×105个·g-1(干重)，平均值1.87×105个·g-1(干重)；NOB的数量是9.10×102-1.36×105个·g-1(干重)，平均值3.33×104个·g-1(干重)；NRB数量为1.73×104-4.43×106个·g-1(干重)，平均值9.07×105个·g-1(干重)。在7次采样的所有数据中，NRB的数量多高于AOB，且AOB的数量多高于NOB。并且在这三类功能细菌中，只有AOB的时间变化特征与温度密切相关，这表明温度是影响沉积物AOB数量的重要环境因素。统计相关分析表明，AOB的数量与NOB的数量极显著正相关，并且NOB的数量又与NRB的数量显著正相关。这意味着硝化与硝酸盐还原偶联。
采用上述方法对国内四个淡水湖泊(月湖、巢湖、东湖、太湖)的AOB和NRB进行计数，并测定沉积物间隙水NH4+和NO3-浓度和沉积物有机质含量(LOI)。结果显示，除月湖的AOB外，在各个湖泊中AOB和NRB均显示出明显的空间异质性。统计学相关性分析的结果表明，LOI、LogAOB和LogNRB均与NH4+极显著正相关，LogAOB和LogNRB与LOI显著正相关，LogNRB与NO3-显著负相关，LogAOB和LogNRB极显著正相关。这些相关关系表明，(1)沉积物间隙水中的NH4+来自两条途径：有机质的氨化和硝酸盐异化还原成铵(DNRA)；(2)NH4+是影响AOB丰度的重要环境因素，而有机质是影响NRB的重要环境因素；(3)沉积物硝化作用与硝酸盐还原耦合，与以上研究结论相一致。
最后，以氨单加氧酶(amoA)基因作标记，用限制性片段长度多态性方法(RFLP)研究了月湖铵营养水平不同的五个采样点(Y1-Y5)沉积物中AOB的群落结构。结果表明，amoA基因的多样性与沉积物间隙水铵浓度正相关。全湖共有13种amoA限制性酶切类型，在NH4+浓度最高的Y5点，就占有8种，而在NH4+浓度最低的Y3点，只有4种，其他点均为6种。根据amoA片段系统发育分析，全湖氨氧化细菌属于Nitrosomonas oligotropha& ureae，N.europaea，N.communis，Nitrosospira四大系群，并且全湖以N.oligotropha& ureae为优势菌群。将上述四类系群归为Nitrosomonas和Nitrosospira两个属，结合RFLP分析结果可知，从Y1-Y5点，Nitrosomonas逐渐减少(92-87％)，相应地，Nitrosospira逐渐增加(8-13％)。