语言选择:中文 | English
  • 项目动态
  • 学术交流
  • 项目简报
  • 返回首页

    研究人员揭示溶解有机碳调控大亚湾固氮作用

    发表日期:2019-07-03 03:25:39    阅读次数:615   来源:海湾生态环境973项目

            在固氮酶的作用下,某些海洋微生物可将氮气转化为结合态氮的能力,该过程被称为生物固氮作用。固氮作用是海洋氮循环关键过程之一,是海洋重要的新氮来源之一,调控着海洋对大气二氧化碳的净吸收能力,进而对全球气候施加重要影响。传统观点认为,固氮作用发生的前提条件之一是寡营养盐水平,故以往研究多关注于开阔大洋。然而,越来越多的证据表明,固氮作用也可以发生在非典型的海区,如沿岸上升流区、中高纬度水体等,大大拓展了固氮作用的研究区域。近海海湾由于受到人类活动的高强度干扰,高度开发的海湾常常出现水体营养物质含量增加、组分结构变化等现象,导致生态系统水平发生变化,固氮作用在该环境下是否发生?如果发生,其可能受什么因素主控?相关问题亟待得到解答。目前,对于近岸海区固氮作用知之甚少。

            本研究于2015-2016年间利用15N2示踪吸收法测定了水体固氮速率,获得基于固氮酶基因(nifH)丰度的固氮微生物组成信息及其他环境参数。主要研究发现如下:第一,大亚湾水体存在较为活跃的固氮作用,表明近岸水体较高的无机氮营养盐浓度下,并不必然抑制固氮作用的发生。大亚湾固氮速率变化范围为n.d.-4.5 nmol N L-1 h-1,春、夏季生物固氮速率明显高于秋、冬季(图1)。整体而言,湾内固氮速率要高于湾口附近海域或邻近南海开阔水域的报道值。第二,溶解有机物可能是近岸海区固氮作用的重要调控因子。固氮速率同初级生产力及溶解有机碳浓度之间存在正相关性(图2)。推测在近岸海域,海区环境条件的改变(营养盐含量与结构、水温等)会很大程度影响着浮游植物的初级生产过程,调控“新鲜”的溶解有机碳的释放,为异养型固氮生物(主要是变形菌等,图3)的固氮作用提供有利条件。

            在过去30余年间,大亚湾海域已从寡营养盐转变为中度营养盐区域。无机氮营养物质浓度的升高,并未带来固氮速率的降低。但是,固氮生物组成可能经历了从自养型为主向异养型为主的演变。从通量而言,固氮作用并非该大亚湾最主要的新氮源,但是异养固氮生物可能通过与颗粒物(生物/非生物)相结合,在海区生源要素的快速循环中扮演重要角色。本研究对于深化近岸海区生源要素循环的认识具有重要意义,该成果发表于《Science of The Total Environment》。


    图1 大亚湾水体固氮速率的时空分布


    图2 大亚湾固氮速率与(a)初级生产力和(b)溶解态有机碳浓度的相关性


    图3 大亚湾水体基于nifH丰度的固氮生物组成




    上一主题研究人员证实:氮是调控大亚湾浮游植物生长的关键因子

    下一主题海湾表层沉积物再悬浮对颗粒物沉降影响甄别研究获突破

    首页 项目介绍 研究进展 研究成果 项目管理 联系我们