2002年以来每年通过引黄补水实施的黄河口生态恢复工程不但为退化湿地补充了充足淡水,而且也为其补充了大量氮营养。为了深入理解生态恢复工程对湿地氮循环关键生物地球化学过程的影响,论文选择黄河口生态恢复工程实施前后的退化湿地与不同恢复阶段湿地区的芦苇湿地为研究对象,基于野外原位实验和室内培养实验,主要应用C2H2抑制技术和静态箱-气相色谱技术,通过连续3年的研究,探讨了生态恢复工程对湿地土壤(水)系统氮时空分布特征的影响,阐明了不同水文情势下湿地植物氮累积、分配及分解归还的影响,揭示了湿地恢复前后生态系统N2O的排放规律与关键生成机制,评估了生态恢复工程对湿地植物-土壤(水)系统氮循环平衡状况的影响,主要结论如下:(1)不同恢复阶段湿地土壤和水体氮含量均具有明显的季节变化和年际动态,其在不同年份的垂直分布存在较高的变异性,主要与生态恢复工程补水方式和补水水质差异有关。(2)不同恢复阶段芦苇株高、密度、立枯物量及生物量差异明显。2012~2014年,不同恢复阶段芦苇地上生物量均表现为2002年恢复区(R2002)>2007年恢复区(R2007)>未恢复区(R0)。湿地水文情势(积水深度和水质)和养分输入是导致芦苇种群生态特征和生物量差异的重要因素。(3)R0、R2002和R2007芦苇植被的N/P分别为8.99±1.92、7.04±1.65和9.02±2.45,说明三者的芦苇生长均受N限制,且R2002受N限制的程度最高。(4)不同恢复阶段芦苇残体失重率表现为R2002>R2007>R0。R2007不同分解深度下残体的分解速率整体表现为0cm>60cm>30cm>90cm,而R2002残体的分解速率整体表现为30cm>0cm>60cm>90cm。不同水文情势下R2007芦苇残体的失重率和分解速率均要高于R2002,补水方式和养分输入是影响二者残体相对分解速率的重要因素。(5)不同恢复湿地区植物(芦苇和碱蓬)残体氮含量、C/N比和C/P比在分解过程中的变化差异较大。不同水文情势下相同分解小区的残体在分解过程中的氮含量、C/N比和C/P比的变化整体较为一致,但不同分解小区间的变化模式差异较大。分解环境养分供给状况和水文情势对影响残体氮绝对量变化的重要因素,而C/N比对分解过程中氮养分的调控作用更为重要。(6)生长季不同恢复阶段湿地水体溶存N2O浓度整体表现为R2002(329.39±212.80nmol·L-1)>R2007(202.68±53.29nmol·L-1)。R2002水体N2O饱和度介于73.86~396.47%,均值为159.71%,呈饱和状态;R2007水体N2O饱和度较低,其值介于44.97~118.00%,均值为93.18%。水体溶存N2O浓度与TC、TN和TOC浓度呈显著正相关(p<0.05),与Eh呈显著负相关关系(p<0.05)。生长季R2002和R2007湿地水-气界面N2O交换通量分别为0.72±8.10μmol·m-2·d-1和-3.32±1.83μmol·m-2·d-1,水温和风速是影响水-气界面N2O交换通量的重要因素。(7)生长季不同恢复阶段湿地的N2O平均通量整体表现为R2007(0.0054mg·m-2·h-1)>R0(0.0029 mg·m-2·h-1)>R2002(-0.0006 mg·m-2·h-1),说明R2007和R0表现为N2O的源,R2002则表现为N2O的汇。生态恢复工程可通过改变湿地土壤理化性质、植被生态特征和水体溶存N2O浓度来影响N2O排放。不同恢复阶段湿地N2O通量的日变化特征明显,其在夏秋季的N2O日通量均值均表现为R2007(0.0144 mg·m-2·h-1和0.0057mg·m-2·h-1)>R0(0.0057mg·m-2·h-1和0.0034mg·m-2·h-1)>R2002(0.0032mg·m-2·h-1和-0.0022 mg·m-2·h-1),光照和水体溶存N2O浓度是影响N2O通量的日变化特征的重要因素。(8)不同恢复阶段湿地土壤的N2O总产生量差异明显,恢复区湿地土壤的N2O产生量整体大于未恢复区。不同恢复阶段湿地土壤的N2O产生主要以硝化作用和硝化细菌反硝化作用为主,反硝化作用则对N2O的产生存在较大削弱作用,这与不同恢复阶段湿地土壤理化性质的差异密切相关。非生物作用对N2O产生量的贡献较大,这与黄河口湿地为高活性铁区,Fe的还原作用关系密切。(9)温度和水分对不同恢复阶段湿地土壤N2O产生过程的影响不尽一致,这与土壤微生物活性对温度和水分的响应差异有关。氮输入水平和类型对不同恢复阶段湿地土壤N2O产生具有重要影响,NO3--N输入对湿地土壤N2O总产生量的影响远远大于NH4+-N输入。不同NH4+-N输入水平下,N2O的产生主要以硝化作用、硝化细菌反硝化作用和非生物作用为主,反硝化作用则对N2O产生存在较大削弱作用。不同NO3--N输入条件下,R2002的N2O产生主要以反硝化作用和硝化细菌反硝化作用为主,而对R0和R2007的N2O产生诸过程影响不明显。NH4+-N输入整体提高了R2007和R2002湿地土壤非生物作用的N2O产生量,而NO3--N输入整体抑制了R0、R2007和R2002湿地土壤非生物作用的N2O产生。(10)建立了湿地植物-土壤(水)-大气系统的氮循环分室模式,确定了不同分室的氮储量以及分室间的氮流通量。基于构建的氮循环模式定量关系,评估了不同恢复阶段湿地系统的氮循环平衡状况。从氮循环维持生态系统稳定角度来说,R2007采取的全年一次补水方式是不利于维持湿地生态系统稳定的。考虑到湿地植被生态特征、土壤(水)库氮供给能力、植被氮累积特征与残体氮归还能力、温室气体(N2O)削弱功能以及湿地土壤(水)-植物系统氮的吸收、利用与循环效率等因素,建议下一步生态恢复工程应重点采取R2002恢复的补水方式。另外,对湿地进行补水时应尽量采取少量多次连续补水方式且应避开水质较差时。(11)上述氮循环模式定量关系以及不同恢复阶段湿地氮循环状况的评估结果,对于下一步加强退化湿地恢复以及不同恢复阶段湿地的保育与管理将有着非常重要的理论与实践意义。