湖泊富营养化已成为目前我国面临的最为严重的水环境问题之一，其本质在于水中磷的富集导致浮游植物的大量生长甚至引起水华，其中固氮蓝藻优势的出现指示氮营养的缺乏。然而关于氮和磷对浮游植物生物量调控作用的关键性及其转换机理尚未得到充分的研究，二者在生物地球化学循环过程中交互影响的方式亦有待深入阐明。反硝化作用是实现氮从湖泊中最终去除的重要步骤。以武汉市后官湖、知音湖、汤逊湖和青菱湖等53个湖泊以及巢湖为实验对象，系统分析了不同季节水中叶绿素（Chla）、透明度(Trans)、总氮(TN)、溶解态总氮(DTN)、铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)、亚硝态氮(NO2--N)、总磷(TP)、溶解态总磷(DTP)、溶解反应性磷(SRP)与间隙水中SRP和溶解态无机氮(DIN)的浓度，测定了沉积物pH值、电导率(Cond)、不同形态磷和有机质(OM)含量，描述了磷的吸附行为，检测了硝化速率(PNR)、反硝化速率(PDA)，运用分子生物学方法解析了沉积物nirS型、nirK型、nosZ1型、nosZ2型反硝化基因的数量、氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)的数量以及nirS型反硝化菌的群落结构，并用SPSS等统计方法探讨和归纳了上述变量之间的关系，以期深入揭示富营养化过程中生物可利用性氮的变化模式，验证磷富集促进氮去除从而为固氮蓝藻水华提供适宜营养组成的科学假设。主要结果如下:　　1.武汉市各实验湖泊以及巢湖17个采样点所代表的不同区域的营养状态差异明显，营养状态指数(TSI)与不同形态氮和磷的浓度均显著正相关。此外，随着TSI的增加，不同形态氮和磷浓度的比(包括TN/TP、NO3--N/SRP、NO2--N/SRP、DIN/SRP)以及DIN/TN均明显降低且PDA显著增加，PDA亦与不同形态氮磷比(TN/TP、DTN/DTP、NO3--N/SRP、NO2--N/SRP、DTN/SRP、DIN/SRP)显著负相关。因此，随着湖泊营养水平的提高，反硝化作用逐渐增强，并由此导致水中相对于TN和TP的生物可利用性氮浓度的明显降低。　　2.湖水中DTP和SRP浓度与沉积物nirS型、nirK型、nosZ1型、nosZ2型反硝化菌基因拷贝数均显著正相关，此外，上述基因拷贝数（nirK基因除外）随TSI的升高而明显增加。水中TN浓度亦与nosZ1型和nosZ2型基因拷贝数显著正相关。简言之，湖泊营养（尤其是磷营养）的富集将有效促进不同类型反硝化菌的生长。此外，nirS型和nirK型反硝化菌基因拷贝数均与PDA显著正相关。再者，以TSI、DTP、SRP等参数表征的营养水平的提高明显有利于AOA和AOB数量的增值。值得注意的是，AOA和AOB不仅与上述主要类型反硝化菌在数量上显著正相关，且能表现出与PDA的同步涨落;而PNR又随nosZ2型反硝化菌基因拷贝数线性增长，即氨氧化菌和反硝化菌在数量和功能上出现明显的关联。因此，营养富集可提高反硝化菌和硝化菌的丰度，且协调其数量关系，并据此促进反硝化功能。　　3.青菱湖沉积物nirS型反硝化菌大部分可归入变形杆菌，其中营养水平较高的浊水区多为α-变形杆菌和γ-变形杆菌且有独特的限制性片段，而营养水平较低的清水区则主要由β-变形杆菌和γ-变形杆菌构成。武汉市后官湖、知音湖、汤逊湖与青菱湖营养水平不同的湖区沉积物nirS型反硝化菌的T-RF极具多样性，而同一湖泊nirS型反硝化菌的群落结构相似度较高，其关键影响因素为水中SRP浓度、间隙水NO3--N浓度、Cond与沉积物有机碳(TOC)含量。此外，水中DTP浓度、间隙水SRP浓度、沉积物不同形态磷含量和磷的最大吸附量均与nirS型反硝化菌群落结构显著相关;后者亦与PDA显著相关。因此，除作为底物的NO3--N和做为电子供体的TOC之外，沉积物和水中的磷营养将有效调控反硝化菌的群落结构，并据此提高PDA。　　综上所述，湖泊沉积物中积累的磷和有机碳可为反硝化细菌提供丰富的营养，并借此促进其生长，同时改变相关的群落结构，使之有利于反硝化功能的优化以及硝化与反硝化作用的偶联，从而实现生物可利用性氮的有效去除，且最终导致湖泊中氮与磷营养的失衡，为固氮蓝藻的水华提供适宜的营养组成。