近年来三亚湾海洋生态与生物资源研究动态

简要介绍了中国科学院海南热带海洋生物实验站近年来对三亚湾开展热带海域生态环境与资源调查研究的情况，特别是该站于1999年被确定为国家重点试验站以后，对三亚湾海域营养盐结构、生物固氮作用和沉积物-海水界面间磷形态分布的调查结果。     

西南印度洋深海热液硫化物区沉积物微生物群落结构和固氮基因多样性

A sediment sample was collected from a deep-sea hydrothermal vent field located at a depth of 2 951 m on the Southwest Indian Ridge. Phylogenetic analyses were performed on the prokaryotic community using polymerase chain reaction（PCR） amplification of the 16 S rRNA and nifH genes. Within the Archaea, the dominant clones were from marine benthic group E（MBGE） and marine group I（MGI） belonging to the phyla Euryarchaeota and Thaumarchaeota, respectively. More than half of the bacterial clones belonged to the Proteobacteria, and most fell within the Gammaproteobacteria. No epsilonproteobacterial sequence was observed. Additional phyla were detected including the Actinobacteria, Bacteroidetes, Planctomycetes, Acidobacteria, Nitrospirae, Chloroflexi, Chlorobi, Chlamydiae, Verrucomicrobia, and candidate divisions OD1, OP11, WS3 and TM6, confirming their existence in hydrothermal vent environments. The detection of nifH gene suggests that biological nitrogen fixation may occur in the hydrothermal vent field of the Southwest Indian Ridge. Phylogenetic analysis indicated that only Clusters I and III NifH were present. This is consistent with the phylogenetic analysis of the microbial 16 S rRNA genes, indicating that Bacteria play the main role in nitrogen fixation in this hydrothermal vent environment.     

生物固氮速率测定中15N2同位素示踪剂的引入

生物固氮作用是一个重要的海洋新氮来源,在海洋生物地球化学循环中扮演着不可替代的角色。基于稳定同位素（15N₂）示踪吸收法,是目前直接测定海洋生物固氮速率最有效的手段。其中,高效、洁净地将15N₂引入海水培养体系,并准确定量培养体系底物的同位素示踪水平,是同位素示踪吸收法准确获取固氮速率的关键。本研究针对15N₂同位素示踪剂引入这一关键环节进行了探讨,确认改进气泡法是将15N₂引入海水培养体系的首选操作。在对培养体系造成的较小扰动的情况下,可将培养体系氮气底物的15N原子丰度提升至10%以上,相对于另一种导入同位素示踪剂的手段——预溶解海水法,改进气泡法将培养瓶中氮气底物的15N原子丰度提升了近200%。此外,改进气泡法还具有最小化痕量金属沾污、操作简便等优点。将改进气泡法结合与稳定同位素比值质谱测定结合,是准确测定水体生物固氮速率的推荐方法。     

长江流域氮的生物地球化学循环及其对输送无机氮的影响——1968～1997年的时间变化分析

通过研究长江流域 1 968～ 1 997年氮的输入、输出、平衡的生物地球化学循环 ,表明长江流域 1 997年氮的输入量、输出量和储存量分别为 1 0 .0× 1 0 9、 6.7× 1 0 9、和 3.5× 1 0 9kg,分别是 1 968年氮输入量、输出量和储存量的 4、 5和 3倍。在氮的输入中 ,1 977年以前 ,长江流域氮输入主要是生物固氮 ,年均固氮量约 1 .0× 1 0 9kg;而在 1 985年后 ,化学氮肥年均输入量约5 .0× 1 0 9kg,占总氮输入的 5 0 %以上。在氮的输出中 ,1 997年通过长江大通站水体中溶解态无机氮 ( DIN)的浓度和通量分别是 1 .60 mg/ L和 1 .40× 1 0 9kg,从 1 968年到 1 997年约增加了1 0倍 ;大约 2 5 %的氮输入通过长江输送到东海 ,约 33%的氮输入通过反硝化和氨挥发进入大气中 ,剩余 42 %的氮输入储存在流域内。研究发现 ,长江流域的氮输入量 ,特别是化肥氮的输入量 ,是造成长江输送无机氮通量上升的主要因素     

海洋蓝藻固氮基因

氮是海洋浮游植物必需的大量元素,又是海洋浮游植物生长的主要限制因子之一,研究氮元素的补充机制对了解海洋生态系统有重要意义。海区氮营养盐的补充主要通过新生氮实现,其主要补充机制为径流输入、大气干湿沉降、水体混合、上升流及生物固氮作用。生物固氮是指固氮生物将大气中的氮气还原成氨的过程,对地球上氮循环和氮平衡具有不可替代的作用。海洋生物固氮作用是维持海洋初级生产力和新生产力的一个重要生态反应。海洋中固氮生物种类较多,主要包括固氮蓝藻、异养细菌和光合细菌。     

湿地生态系统氮素输入过程的研究进展

湿地生态系统的氮素输入过程主要包括大气氮沉降、生物固氮、人为氮和径流氮输入等途径,它们通过影响湿地系统自身的营养状况而决定氮素生物地球化学过程的运行。综述国内外湿地氮素各种输入途径的研究进展,分析当前研究中存在的问题,指出淡水沼泽湿地是目前研究的薄弱点。展望湿地氮素输入过程的研究前景,建议积极开展淡水沼泽湿地、湿地系统氮素交换的环境效应1、5N技术与氮素模型的结合以及各氮素输入途径的模型表征研究。     

官厅水库生物固氮作用对水体富营养化的响应

以官厅水库富营养化水体为研究对象,利用乙炔还原法测量水体生物固氮能力,结合变性梯度凝胶电泳（DGGE）技术对固氮生物nifH基因进行分析。实验结果表明,官厅水库水体存在生物固氮现象,固氮速率为0.172~9.35 nmol/(m³·d),与水体氨氮、总氮、总磷呈显著相关性（P=0.998,r=0.000; P=0.986,r=0.000; P=0.968,r=0.002）。DGGE图谱显示：各点固氮细菌丰度差异较大,Shannon-Weaver指数为0.80~2.45,固氮细菌丰度和总氮、总磷存在较强相关性（P=0.737,r=0.094; P=0.787,r=0.063）。随着水体富营养水平的上升,固氮微生物多样性急剧增加,水体固氮能力也随之上升。自然固氮可能对原本富营养化的水体产生更大危害。