近日，中國科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋生物資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室黃小平研究員團(tuán)隊(duì)在河口咸淡水混合過程中氮的遷移轉(zhuǎn)化方面取得了最新研究進(jìn)展。相關(guān)研究成果“The distinct phases of fresh-seawater mixing intricately regulate the nitrogen transformation processes in a high run-off estuary: Insight from multi-isotopes and microbial function analysis”（副研究員吳云超為第一作者，研究員黃小平為通訊作者）和“Terrestrial and biological activities shaped the fate of dissolved organic nitrogen in a subtropical river-dominated estuary and adjacent coastal area”（博士生李進(jìn)隆為第一作者，研究員黃小平和副研究員吳云超為共同通訊作者）分別刊發(fā)在Water Research和Journal of Geophysical Research-Oceans上。
過量的陸源氮輸入會(huì)加速不同形態(tài)氮在河口的積累，改變河口氮的轉(zhuǎn)化過程。輸送到河口的大部分氮在被稀釋和浮游植物同化之前，經(jīng)歷了復(fù)雜的生物地球化學(xué)過程。特別是在河口咸淡水混合過程中，其生物轉(zhuǎn)化的復(fù)雜性和強(qiáng)度尤為明顯，但目前仍然缺乏直接證據(jù)來闡明河口咸淡水混合過程中的氮轉(zhuǎn)化機(jī)制。因此，研究河口不同形態(tài)氮在咸淡水混合中的生地化過程，有助于明確河口氮的歸趨及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)，可為河口區(qū)氮的控制提供科學(xué)依據(jù)。
通過多穩(wěn)定性同位素特征和微生物功能分析，發(fā)現(xiàn)珠江河口內(nèi)部以陸源硝酸鹽來源的貢獻(xiàn)為主，且有較高的固氮和硝化速率，主要是由Exiguobacterium sp.驅(qū)動(dòng)（圖1）。在河口外部的海源控制區(qū)，大氣沉降可能也是重要的輸入途徑；該區(qū)域的反硝化和氨化作用較強(qiáng)（圖1）。在咸淡水混合區(qū)，NH4+被浮游植物/細(xì)菌（如Psychrobacter sp.和Rhodococcus）快速同化為顆粒態(tài)氮。該研究突破性的從同位素地球化學(xué)和微生物功能的角度闡明了河口咸淡水混合過程氮的遷移轉(zhuǎn)化過程。
在咸淡水混合區(qū)，陸源DON被快速稀釋，初級(jí)生產(chǎn)者同時(shí)釋放出活性較強(qiáng)的DON，DON濃度在咸淡水混合區(qū)呈現(xiàn)相對(duì)平穩(wěn)的分布（圖2），這也是DON在河口呈現(xiàn)非保守性混合的主要原因。在口外海源為主的區(qū)域，DON濃度相對(duì)較低，且具有較高的生物活性，主要來自內(nèi)源。陸源物質(zhì)輸入和浮游生物活動(dòng)是河口區(qū)的DON分布模式形成差異的主要原因，直接影響了珠江口及其鄰近海域DON的歸趨。該研究對(duì)陸源DON在河口的遷移轉(zhuǎn)化機(jī)制形成了新的認(rèn)知。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和廣州海洋實(shí)驗(yàn)室人才團(tuán)隊(duì)引進(jìn)項(xiàng)目等項(xiàng)目的資助。
圖1 不同形態(tài)氮穩(wěn)定性同位素和微生物功能在不同區(qū)域和咸淡水混合過程中的變化。
圖2 珠江口海域有機(jī)氮的分布模式。（a）DIN和（b）DON沿鹽度梯度的季節(jié)性分布趨勢。（綠色圓圈代表夏季的營養(yǎng)物質(zhì)濃度，橙色圓圈代表冬季）
相關(guān)論文信息：
Yunchao Wu, Jinlong Li, Xia Zhang, Zhijian Jiang, Songlin Liu, Jia Yang, Xiaoping Huang*. The distinct phases of fresh-seawater mixing intricately regulate the nitrogen transformation processes in a high run-off estuary: Insight from multi-isotopes and microbial function analysis. Water Research, 2023, 247: 120809.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135423012496?via%3Dihub
Li Jinlong, Wu Yunchao*, Jiang Zhijian, Liu Songlin, Ren Yuzheng, Yang Jia, Xingyu Song, Huang Xiaoping*, He Ding. Terrestrial and biological activities shaped the fate of dissolved organic nitrogen in a subtropical river-dominated estuary and adjacent coastal area. Journal of Geophysical Research: Oceans, 2023, 128, e2023JC019911.
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2023JC019911
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