4.1　湿地中的氮循环

氮循环涉及生态系统及生物圈研究的所有领域。自然界中氮素以3种形式存在，即有机态氮、无机态氮（铵盐、硝酸盐和亚硝酸盐）及分子态氮（空气中大约79%是N2）。所谓氮循环就是指N2、无机氮化合物、有机氮化合物在自然界中相互转化过程的总称。湿地是陆地生态系统向水生生态系统过渡的地带，其生态系统中氮素的循环过程基本包含了陆生和水生生态系统的所有特点。

在一个理想封闭的陆地生态系统中（图4.1），系统内的动植物残体和根系的分泌物等有机氮进入系统，首先由氨化微生物群将有机物质进行分解，释放/吸收氮素及其他养分；然后通过硝化微生物群将氨氧化成硝态氮淋移至还原层土壤，再由反硝化微生物群重新将其还原成N2和N2O，进而释放到大气中。而以氮肥形态进入系统的无机氮以及系统中固氮微生物所固定的大气中的氮，经过植物吸收利用和微生物作用，而后又进入下一轮循环。与此同时，这一过程还包括其他物理吸附、解吸和化学转化过程，但主要为微生物作用。由众多微生物构成的功能微生物群是整个氮循环的动力来源和能量泵。

湿地生态系统中氮的循环是一个极为复杂的过程，其示意图见图4.2。在考虑湖泊氮的动态平衡时，含氮化合物主要通过湖泊的支流、地下水、湖面上的降水以及湖内的固氮作用等途径进入湖泊；各种进入水体的氮负荷，能够通过发生在沉积物-水界面的吸附沉积、矿化（氨化）、硝化和反硝化等一系列复杂的生物地球化学作用分布在沉积物、孔隙水和上覆水中，其中一部分氮被还原为N2O和N2进入大气，从而退出水生生态系统的循环；进入沉积物中的氮则在微生物的作用下通过矿化作用、氨化作用、硝化作用、反硝化作用以及动植物的摄取再次进入水体。

图4.1　陆地生态系统氮循环示意图

图4.2　湿地生态系统氮循环示意图