南水北調(diào)中線工程是實(shí)現(xiàn)我國水資源優(yōu)化配置的重大戰(zhàn)略工程，對于緩解京津冀地區(qū)水資源短缺以及促進(jìn)京津冀地區(qū)經(jīng)濟(jì)協(xié)同發(fā)展具有十分重要的意義。中線工程水源地（丹江口水庫及漢江上游）的水質(zhì)安全受到全社會的高度關(guān)注。

面源污染是指地表污染物在降水沖刷作用下，通過徑流過程進(jìn)入江河、湖泊、水庫等水體造成的污染，來源通常包括農(nóng)業(yè)化肥、農(nóng)村生活污水、養(yǎng)殖業(yè)和水土流失等。由于面源污染沒有得到有效控制，目前水源地河流及丹江口水庫的總氮 (TN) 和硝態(tài)氮 (NO3–‒N) 含量仍居高不下，水體存在較高的富營養(yǎng)化及水華暴發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。

河岸帶濕地是河流水生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡帶，具有較強(qiáng)的污染物削減能力，也是治理面源污染最經(jīng)濟(jì)有效的措施之一。河岸帶濕地可以通過反硝化、厭氧氨氧化、植物吸收以及土壤固定等多種途徑削減氮污染。反硝化途徑是指在厭氧或缺氧條件下，反硝化細(xì)菌將NO3–‒N還原成一氧化二氮（N2O）和氮?dú)猓∟2）的過程，被認(rèn)為是濕地最重要的脫氮過程。非生物因子 (土壤性質(zhì)、水質(zhì)和地形地貌等) 和生物因子 (功能微生物和植被) 都與反硝化過程密切相關(guān)，但目前研究人員對土壤性質(zhì)如何影響河岸帶濕地反硝化速率還缺乏足夠了解。

中國科學(xué)院武漢植物園博士生熊梓茜在劉文治副研究員、劉貴華研究員的指導(dǎo)下，以南水北調(diào)中線工程水源地的20處河岸帶濕地為對象，研究了漢江河岸帶濕地的反硝化脫氮能力及其控制因素。

研究人員發(fā)現(xiàn)，漢江干流河岸帶濕地的潛在反硝化速率普遍偏低，且存在較強(qiáng)的季節(jié)和空間變化，春夏季濕地的反硝化速率顯著高于秋冬季，而河岸帶的反硝化速率顯著低于水庫灘涂。濕地反硝化速率與土壤含水量、硝態(tài)氮和總碳濃度、nirK和nirS基因豐度以及植物多樣性都顯著正相關(guān)。路徑模型 (Path analysis) 分析進(jìn)一步證明，土壤性質(zhì)可以直接或通過改變反硝化細(xì)菌的豐度來間接調(diào)控河岸帶濕地的反硝化速率。

科研人員表示，實(shí)施土壤改良和植被恢復(fù)等生態(tài)工程可有效提升中線水源地濕地的脫氮能力，維護(hù)水源地的水質(zhì)安全，并確保實(shí)現(xiàn)“一江清水送北京”。

該研究得到了國家自然科學(xué)基金(31270583、31570463) 和中國科學(xué)院重點(diǎn)部署項(xiàng)目(ZDRW-ZS-2016-7) 的支持。研究結(jié)果以“Edaphicconditions regulate denitrification directly and indirectly by alteringdenitrifier abundance in wetlands along the Han River, China”為題，在線發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊Environmental Science & Technology。

圖1 南水北調(diào)中線水源地典型河岸帶濕地景觀

圖2 生物和非生物因子影響濕地反硝化速率的路徑分析

作者劉文治，系中國科學(xué)院武漢植物園副研究員  來源 ：https://www.zhihu.com/search?type=content&q=%E7%A1%9D%E5%8C%96%E5%8F%8D%E7%A1%9D%E5%8C%96%E9%80%9F%E7%8E%87%E5%A6%82%E4%BD%95%E8%AE%A1%E7%AE%97%EF%BC%9F