湖滨带是连接陆地生态系统和水域生态系统的重要生态缓冲带,具有削减氮磷、净化水质等重要的生态功能。由于人类活动的干扰,湖滨带的自然水文条件常常受到严重干扰,造成湿地退化、湖泊富营养化等严重后果。因此,世界各地采取了大量修复措施来恢复湖滨湿地的水文条件,以期恢复其生态服务功能。硝化、反硝化作用是湿地沉积物中高效的脱氮机制,可以将铵态氮和硝态氮转化为气态氮释放到大气中,永久性地去除湿地生态系统中的氮素。硝化、反硝化作用通常受多种环境变量的影响,水文恢复是一个重要的影响因素。本文整合分析了全球湿地脱氮功能对水文恢复的响应特征,以滇池湖滨带为案例研究水文连通对脱氮功能的影响机理,并以船房河对低C:N水的脱氮效应为案例研究不同环境因子的影响,最后通过模拟实验探索促进脱氮效应的碳、硫添加技术,得出以下主要结果:1.以全球91篇相关文献的110个位点为研究对象,通过Meta-analysis分析湿地土壤背景反硝化速率和潜在反硝化速率对水文恢复的响应特征。总体Meta分析结果显示,水文恢复对湿地脱氮效应发挥了显著的促进作用,对背景反硝化速率的促进效果高达58%,但对潜在反硝化速率则有明显的抑制作用,使其下降了30%。分组Meta分析结果显示,不同湿地类型对水文恢复具有不同响应特征,湿地脱氮效应同时受到多种环境因子的干扰,气候、水文和植被等环境因子可以通过对环境营养水平和土壤微生物活性的影响来调控反硝化速率。整合分析的研究结果表明,在全球水平上,水文恢复对湿地脱氮效应具有显著的推动作用,但对具体湿地类型的影响具有明显差异。2.通过对滇池湖滨带55个不同水文连通状况的池塘和滩地的4次调查分析,结果显示,池塘的硝化速率高于滩地,而反硝化速率则小于滩地。水文连通逐步改善了池塘沉积物的理化性质,包括增加碳氮含量、降低沉积物密度,从而促进了沉积物的脱氮效应,促使恢复连通的池塘背景反硝化速率均值提升到0.39mg N m^-2 d^-1,而未连通池塘的背景反硝化速率均值仅为0.19 mg N m^-2 d^-1;相反,由于风浪冲刷作用,水文连通促使滩地沉积物含水率升高的同时也削减了碳氮含量,最终抑制了脱氮效应,使得恢复水文泛滥的滩地背景反硝化速率均值仅为6.82 mg N m^-2 d^-1,远低于对照滩地的18.34 mg N m^-2 d^-1。路径分析的结果显示,湿地沉积物的理化特征如湿度、碳氮的可利用性是限制湿地脱氮效率的关键因子。研究表明,对湖泊的修复工作应该建立在充分理解沉积物理化性质与生物地球化学过程相互关系的基础上。3.通过对具有低C:N比特征的船房河不同位点沉积物硝化、反硝化速率的6次调查结果显示,沿着河流方向从源头到下游处沉积物脱氮效率呈递增趋势,而水质氮含量则呈递减趋势,说明河流生态系统对削减水体氮负荷发挥了重要的促进作用,经估算,全河道平均背景反硝化速率为5161 kg N km^-2 yr^-1,每年的平均脱氮量高达436.6 kg。方差分解分析结果显示,水质理化性质、水质营养状况、沉积物理化性质和沉水植物对沉积物脱氮效应均有明显作用。路径分析与Pearson相关分析的结果显示,富氧水质、高碳氮含量的沉积物和沉水植被对沉积物的脱氮效率具有明显的促进作用,但过量的水体氮负荷则有显著负效应。研究结果说明,尽管河流生态系统在削减入湖氮含量方面具有积极作用,但沉积物中低碳含量是重要的限制因素。4.设计了碳填充脱氮床系统检验不同有机碳源对低C:N水脱氮效率的影响效果,同时将生物炭和单质硫添加到滇池湖滨带原位围隔的沉积物中,定期监测沉积物的硝化、反硝化速率及相关功能基因丰度,探讨碳、硫添加对湿地沉积物脱氮效率的影响。结果显示,在碳填充脱氮床系统中长效有机碳如木屑（平均69%脱氮率）对脱氮效率的促进作用显著高于速效有机碳如秸秆（平均49%脱氮率）。在原位围隔实验中生物炭虽然对沉积物硝化、反硝化作用没有显著的促进作用,但是由于其特有的物理结构而对游离态氮具有吸附固定作用,从而削减了水体氮含量。而单质硫则由于其自身化学性质使其氧化过程与反硝化过程发生耦合,从而促进了沉积物的反硝化速率及相关功能基因丰度。研究结果表明,外源碳、硫添加可以有效促进湿地脱氮功能。本研究揭示了水文恢复对湿地脱氮效应的影响机理,发现了对硝化、反硝化作用影响最显著的限制因子,并设计了强化脱氮过程的技术方案,为湿地生态修复提供了理论依据和技术支持。