贡湖位于太湖的东北部，南北宽7~8 km，东西长19 km，水域面积147 km²，平均水深1.82 m。贡湖是长江水入太湖“引江济太”的通道，水质相对较好，为无锡和苏州重要水源地。现为南泉水厂和锡东水厂的水源地，也是无锡市的主要供水水源地之一。2007 年5月底，水源地附近水域蓝藻大规模暴发，引发无锡市供水危机，保障水源地的水质成为重要任务^[1]。

氮是水生态系统新陈代谢必不可少的元素，也是引起湖泊富营养化的重要元素之一。沉积物中氮形态研究始于20 世纪60 年代，氮赋存形态和含量直接影响沉积物-水系统中氮的地球化学循环及其环境质量^[2]。含氮污染物经河口入湖，通过在沉积物-水界面的吸附沉积、矿化（氨化）、硝化和反硝化等系列复杂的生物地球化学作用而分布在沉积物、间隙水和上覆水中^[3,4,5,6]。

目前，已有一些针对贡湖湾水质和沉积物特性的研究。1987—1996年间水中氨氮浓度呈上升趋势，最高值超过0.3 mg·L^-1[7]。2003—2004年水中全年平均TN（总氮）为2.3 mg·L^-1、TP（总磷）为0.08 mg·L^-1，沉积物中有机物约1.95%、TN约1.5 g·kg^-1、TP为0.4 g·kg^-1[8]； TN、TP和氨氮自2005年起迅速上升，氨氮最大值1.42 mg·L^{-1 [9]}。2007年贡湖湾属Ⅳ、Ⅴ类水体，主要污染指标是氮、磷，已达富营养化水平^[10]。2008—2009年季节性调查贡湖水源地河道水质认为主要污染指标为TN和TP，全年TN平均3.094 mg·L^-1、TP平均0.112 mg·L^-1，春季水源地TN为劣Ⅴ类、TP为Ⅴ类，中度富营养化，秋季TN为Ⅲ类，TP为Ⅴ类，中营养^[11]。 2009—2010年调查表明贡湖湾水体的富营养化程度进一步加剧，氨氮平均0.09~2.17 mg·L^-1，TN平均3.66 mg·L^-1[12]。2012年贡湖沉积物中TN平均1877 mg·kg^-1[13]。以上结果有助于了解贡湖及其河道的水与沉积物特性，然而对退渔还湖后及重建与修复期间环境状况特征研究报道较少。我国是世界养殖产量最大的国家，太湖流域是全国最重要的养殖基地之一，在太湖流域农业的GDP中，水产养殖贡献了45%；每年蟹（Crab）塘的出水水量为（12.7±1.7）×10³ t·hm^-2·a^-1，而甲鱼（Turtle）塘的出水水量为（50.9±15.8）×10³ t·hm^-2·a^-1[14]。本文所选研究区域位于贡湖湾的西北，2011年之前为连片鱼塘，2012年开始退渔还湖，并按无锡市的要求改造生境（挖土、营造地形、堆出“岛屿”^[15]，通过水专项调查-技术研究-示范，而得出优化的生态修复模式），让上游的来水先进入此区域，通过此区域的水陆交错带、陆域缓冲区等的作用，净化来水水质，从而减少进入贡湖的污染负荷，江苏省政府和无锡市政府期望以此作为一种修复模式（退渔还湖与生态修复）在更大的范围内推广。鉴于人工营造的生境需要一定的稳定化时间，因此在其稳定化过程中，要监测水质、底质和土壤的相关指标，为后续生态修复的强化设计提供基础数据。通过调查贡湖湾17个点位的样品，旨在摸清这两个区域的水、沉积物、土壤中氮的含量，为该区域的分区^[15]（基于氮和其他物质含量进行分区）生态恢复（乔灌草和水生植物的恢复）提供基础数据。

研究区（图 1）为退渔还湖区，该区内岛屿等为人工营建，水陆交错带面积1.96 km²，其中两个圆圈范围内为水陆交错带技术示范工程所在区。　　 1 材料与方法 1.1 样品的采集和处理

针对贡湖湾水陆交错带生境破坏、水生植被消亡的现状，在贡湖湾退渔还湖区基底初步改善的基础上，根据现场情况，在贡湖湾新、老大堤水陆交错带立体植被重建示范区选取了两处代表性采样区（新大堤东区和老大堤北侧摄影之家），共设置了17个取样点（见图 1和表 1）^[16]，其中水质监测点5个，土壤监测点8个，沉积物监测点4个（采用麦哲伦315 型定位仪导航定位）。于2012年11月9日（秋季）和2013年5月13日（春季）采样，测定项目为TN、氨氮、NO₃^--N。水样采集后于4 ℃保存待测，24 h内完成测定，沉积物和土壤的氨氮和硝氮均用鲜样测定。沉积物表层样用彼得森采泥器采集，混匀后装入聚乙烯自封袋中密封，低温保存送回实验室，放于阴凉干燥处风干后去掉杂物及石块，经玛瑙研钵研磨后过100目尼龙筛，放于封口袋中密封待用，做好标记。

图 1 贡湖湾退渔还湖区采样点位示意图 Figure 1 Sampling points in returning fishpond to lake area of Gonghu bay

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表 1 采样点的地理位置 Table 1 Geographic locations of sampling points

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水温、pH值和DO含量用便携式多参数水质分析仪（Sension TM156，HACH Company，USA）现场测定；水中TN浓度采用碱性过硫酸钾氧化-紫外分光光度法、氨氮浓度用纳氏试剂光度法、NO₃^--N浓度用紫外分光光度法测定^[17]。

沉积物样与土壤样测定方法：KCl提取-纳氏比色法测鲜样氨氮；饱和硫酸钙提取-紫外分光光度法测鲜样NO₃^--N；烘干法测含水率；样品冷冻干燥后凯氏法测TN。所测样品均设平行样，测定分析的相对标准偏差均在10%以内，所有结果以沉积物干重计^[18]。 1.3 数据分析

统计分析：用Excel数据软件制作图表，用SPSS 17.0进行统计分析，用单因素方差分析春秋两季氮含量的差异。 2 结果与讨论 2.1 水质常规指标变化规律

秋季与春季水区和水陆交错区各点的水温T、pH、DO、COD的分析结果见表 2。

表 2 各点位的水质 Table 2 Water quality at each sampling point

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贡湖湾退渔还湖区上覆水中的TN、氨氮、NO₃^--N浓度见图 2。

图 2 贡湖湾退渔还湖区水中的总氮、氨氮和硝氮浓度 Figure 2 Concentrations of total nitrogen，ammonia nitrogen and nitrate nitrogen in water of returning fishpond to lake area of Gonghu bay

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贡湖退渔还湖区的水体TN浓度为：秋季0.76~1.92（平均1.14）mg·L^-1，春季0.41~0.60（平均0.54）mg·L^-1，其中老大堤摄影之家秋季平均1.23 mg·L^-1，春季平均0.51 mg·L^-1；氨氮浓度为：秋季0.31~1.01（平均0.53）mg·L^-1，春季0.23~0.45（平均0.30）mg·L^-1，其中老大堤摄影之家秋季平均0.57 mg·L^-1，春季平均0.27 mg·L^-1；NO₃^--N浓度为：秋季0.32~0.39（平均0.36）mg·L^-1，春季0.09~0.28（平均0.20）mg·L^-1，其中老大堤摄影之家秋季平均0.35 mg·L^-1，春季平均0.21 mg·L^-1。方差分析表明，秋季水中各形态氮浓度显著（P<0.05）高于春季。参照GB 3838—2002《地表水环境质量标准》可知，秋季水质为Ⅳ类，春季水质为Ⅲ类。水中各形态氮的浓度较2011年前的文献结果^{[7,8,9,10,11,12,13]}低，且春季时，老大堤摄影之家的总氮和氨氮浓度低于东、西试验区，水质有很大改善。这主要受季节、温度及已实施的生态修复工程的影响。氮时空变化与退渔还湖有关，一方面退渔后，不再投饵；另一方面，退渔后进行了基底改造，拆除了塘埂与民房，人工营造了地形。以上退渔还湖的实施对区内水质的时空分布具有一定的影响。

8、10、12、13号采样点属水陆交错区，秋季时水位下降，沉积物和植物露出水面；春季时水位上升，沉积物及植物被水淹。据调查，春季植物生长情况较秋季旺盛，植物的氮吸收作用强烈，植物主要吸收氨氮和硝态氮。此外，示范区人为栽种的植物可降低氮含量^[19]，春季水中氮含量明显低于秋季，秋季植物枯萎，有氮溶出释放也是其重要原因，而5月植物生长较好，植物生长会吸收营养物。11号点位水中TN浓度较其他点位下降明显，很有可能与水动力条件有关。植物生长状况见图 3。

图 3 11号位点秋季和春季植物生长情况对照图 Figure 3 Growth of plants at point 11 in Autumn and Spring seasons

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退渔还湖区沉积物中的TN、氨氮和NO₃^--N含量分布见图 4。

图 4 贡湖湾沉积物中的总氮、氨氮和硝氮含量分布 Figure 4 Distribution of total nitrogen，ammonia nitrogen and nitrate nitrogen in sediments of returning fishpond to lake area of Gonghu bay

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沉积物中TN含量为：秋季290~710（平均532.86）mg·kg^-1，春季195~546（平均408.63）mg·kg^-1；秋季沉积物中TN含量显著（P<0.05）高于春季。TN含量低于2010年8月环太湖大堤以内湖滨带的TN值（458~5211 mg·kg^-1）^[20]以及太湖西岸太湖大堤以内湖滨带的TN值（343.20～1 390.12 mg·kg^-1）^[21]，虽然存在投饵养殖，鱼塘的基底的TN含量应该较高，但是退渔后，退渔环湖区的基底进行了较大程度的改造，本研究所设样点的沉积物的TN含量不高。氨氮含量为：秋季43.72~125.81（平均72.01）mg·kg^-1，春季13.64~107.13（平均36.75）mg·kg^-1；秋季沉积物中氨氮含量显著（P<0.05）高于春季。NO₃^--N含量为：秋季0.05~1.69（平均0.94）mg·kg^-1，春季1.60~6.55（平均2.86）mg·kg^-1；春季沉积物中NO₃^--N含量显著（P<0.05）高于秋季。

从图 4可见，沉积物中氮以氨氮为主，硝态氮含量很低，其含量的变化与TN、氨氮呈相反趋势，TN和氨氮含量秋季高于春季的主要原因是：秋末，植物枯萎，植物组织溶出释放，一部分会进入沉积物^[22]；而春末，植物长势良好，会吸收沉积物中的氮。

污染物在沉积物和间隙水间的氮交换不断进行，当上覆水中氮含量较低时，沉积物中的氮会通过解吸释放（主要以氨氮形式）到水中^[23]，且微生物在适宜环境下易发生硝化反应转变为NO₃^--N，使NO₃^--N含量有所上升^[24]。春季温度升高，利于硝化作用进行，NO₃^--N含量受温度影响较大^[25]。 2.4 土壤中各形态氮的空间分布特性

退渔还湖区土壤中的TN、氨氮和NO₃^--N含量分布见图 5。

图 5 退渔还湖区土壤中的总氮、氨氮和硝氮含量分布 Figure 5 Distribution of total nitrogen，ammonia nitrogen and nitrate nitrogen concentrations in soil of returning fishpond to lake area of Gonghu bay

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退渔还湖区土壤中TN含量为：秋季430~800（平均635.00）mg·kg^-1，新大堤东区678.33 mg·kg^-1，老大堤摄影之家505.00 mg·kg^-1；春季360~570（平均468.75）mg·kg^-1，新大堤东区483.83 mg·kg^-1，老大堤摄影之家423.50 mg·kg^-1。秋季显著（P<0.05）高于春季，新大堤东区显著（P<0.05）高于老大堤摄影之家。氨氮含量为：秋季25.58~116.60（平均62.79）mg·kg^-1，新大堤东区65.84 mg·kg^-1，老大堤摄影之家61.77 mg·kg^-1；春季10.52~20.67（平均14.71）mg·kg^-1，新大堤东区17.15 mg·kg^-1，老大堤摄影之家13.90 mg·kg^-1。秋季含量显著（P<0.05）高于春季，新大堤东区高于老大堤摄影之家。NO₃^--N含量为：秋季0.05~2.18（平均0.98）mg·kg^-1，新大堤东区1.11 mg·kg^-1，老大堤摄影之家0.95 mg·kg^-1；春季1.45~8.10（平均3.97）mg·kg^-1，新大堤东区4.03 mg·kg^-1，老大堤摄影之家3.77 mg·kg^-1。春季显著（P<0.05）高于秋季，新大堤东区高于老大堤摄影之家。

土壤中主要氮形态变化趋势与沉积物中相同，主要受温度和微生物活动的影响。1~6号采样点处土壤为裸露状态，土壤中TN在春季下降是受温度和人为因素影响，人为翻土加之土表含氧量较高促进硝化，使NO₃^--N含量增高^[26]，不过其占总氮的比例仍不高（<2%）。 3 结论

基于两次调研，摸清了退渔还湖区（以水陆交错带技术示范区为重点）的水、沉积物和土壤的氮含量的时空分布特征，为后续植物修复提供基础数据。主要结论如下：

（1）从秋季到春季，贡湖退渔还湖区的水体、沉积物和土壤中TN、氨氮的空间分布基本一致，均有所下降。氨氮占TN的比例在水体、沉积物和土壤中分别为46.58%~55.22%、13.51%~8.99%和9.89%~3.14%。在水中氨氮占比较高；沉积物和土壤中氨氮占比较低，NO₃^--N占比不足2%，TN主要以有机氮的形式存在。

（2）从秋季到春季，部分氮释放到水体，沉积物中TN含量有所降低，氨氮含量下降较明显，NO₃^--N有所上升。水陆交错区的硝化作用明显。

（3）从秋季到春季，老大堤摄影之家水中的氮浓度显著降低，低于东、西试验区；新大堤东区土壤中的氮含量高于老大堤摄影之家，主要与植被的生长有关。