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沈阳生态所在中国海岸带底泥氮气排放研究取得进展

撰稿: 沈阳应用生态研究所 发布时间:2021-11-23

  由于人类活动的影响,大量的活性氮进入到近岸海洋生态系统中,改变了近岸区域氮素的生物地球化学循环并引起一系列的生态环境问题(如:富营养化增加,低氧区扩大,藻华爆发,温室气体排放增加等)。沉积物对海洋生态系统氮移除具有重要作用,但是目前对于区域尺度上沉积物氮素的移除过程及潜在影响因素还缺乏了解。

  中国科学院沈阳应用生态研究所王超团队使用稳定氮同位素标记技术结合分子生物学技术,对中国近海岸南北长约2500公里的沉积物样带进行分析(图1),量化沉积物中氮素的移除过程、速率和潜在影响因素。研究结果表明反硝化过程和厌氧氨氧化过程是近岸沉积物主要的氮移除过程,其中反硝化过程约占总氮移除的90%(图2)。沉积物反硝化过程受反硝化功能微生物数量(nosZ丰度)和细菌多样性的直接影响;同时,非生物因素包括温度、含氧量和可溶性有机碳含量也是影响反硝化过程的重要因子。通过地统计模型估算,中国渤海、黄海、东海和南海区域近岸沉积物反硝化的年际通量约为(9.2 Tg N year-1),约占全球海洋反硝化年际通量的4%。研究结果对深入了解近海洋生态系统氮循环具有重要意义。

  研究成果以“Biotic and abiotic controls on dinitrogen production in coastal sediments”为题发表于Global Biogeochemical Cycles期刊,沈阳应用生态研究所生物地球化学组孙立飞助理研究员为论文第一作者,王超副研究员和曾祥峰副研究员为通讯作者,方运霆研究员和贾永锋研究员等参与了工作。研究得到了中科院前沿重点项目,青促会人才项目(王超)等资助。 

  
  图1. 沉积物反硝化速率的空间分布。(a)沉积物样带(红色长方形),b)采样点在四个海域(渤海、黄海、东海、南海)中的分布,(c-f)渤海、黄海、东海和南海各自的反硝化速率,(g-j)渤海、黄海、东海和南海的总氮排放速率和反硝化速率
  
  图2. 反硝化速率影响因素的结构方程模型