在富集硝酸盐和铁的湖泊沉积物中，不同价态铁元素之间的活跃转化可能对硝酸盐转化产生显著影响，并在湖泊微生物驱动的内源脱氮过程中起到积极作用。硝酸还原耦合铁氧化过程涉及的微生物多样，且生物和非生物反应及相互作用复杂，因此有必要对参与湖泊生态系统Fe-N耦合循环的生物和非生物过程、反应机制和生态效应进行深入研究。本项目以武汉市典型中度富营养化湖泊严家湖作为研究对象，通过对该水域的沉积物样品进行微宇宙培养，采用分析化学、扩增子测序、宏基因组、宏转录组和矿物学表征等方法，研究培养体系中的Fe-N转化，微生物群落的动态演替，功能基因的表达和次生矿物的生成。结果显示在含有NO₃^-和Fe(Ⅱ)的体系中，与Fe-N耦合相关的功能微生物具有多样性和代谢活性异质性。硝酸还原铁氧化微生物驱动的反应分为硝酸还原和硝酸还原铁氧化两个阶段，非生物对照实验和宏转录组学证据表明，第二阶段是一个以生物/非生物-生物驱动为主的两级耦联多界面反应，其中的非生物反应主要发生在NO₂^-的还原阶段。此外，不同处理组观察到反应体系中优势微生物类型和活性的演替以及代谢中间产物和次生矿物的差异，引起不同反应条件下硝态氮转化和水体脱氮效率的变化。以上结论有助于进一步理解湖泊沉积物中的Fe-N耦合循环机理，并对湖泊内源脱氮等生态修复问题提供理论依据。

湖泊生态系统,硝酸还原铁氧化,生物作用和非生物反应,功能微生物