李丹陽(yáng)，張 潤(rùn)

(廈門(mén)大學(xué)海洋與地球?qū)W院，福建 廈門(mén) 361102)

氮是海洋生物所必需的營(yíng)養(yǎng)元素.海水中氮最大的儲(chǔ)庫(kù)是氮?dú)?N2)，但海洋中絕大部分的初級(jí)生產(chǎn)者不能直接利用海水中的氮?dú)猓虼?，開(kāi)闊大洋的生物生產(chǎn)力常受到氮營(yíng)養(yǎng)鹽的限制[1-2].少數(shù)固氮生物可以在固氮酶的作用下，將N2還原成氨氮或者有機(jī)氮，這一過(guò)程被稱為生物固氮作用.通過(guò)固氮作用，固氮生物既可以滿足自身的氮需求，又可將新固定的氮傳遞給其他生物，緩解其受到的氮限制，支持海洋新生產(chǎn)力[1，3-4].因此，生物固氮作用是重要的新氮來(lái)源之一，影響著海洋對(duì)大氣中二氧化碳的吸收能力，進(jìn)而對(duì)全球氣候產(chǎn)生重要的影響[1，3-4].

Dugdale等[5]利用15N2示蹤培養(yǎng)法，首次實(shí)測(cè)了馬尾藻海中束毛藻(Trichodesmium)的固氮速率.隨后，在一些低緯度寡營(yíng)養(yǎng)鹽海區(qū)陸續(xù)開(kāi)展了生物固氮作用的研究，采樣區(qū)域主要集中于亞熱帶北太平洋環(huán)流區(qū)(夏威夷HOTS站)及北大西洋等少數(shù)海區(qū)[3，6-7].隨著認(rèn)識(shí)的不斷更新，海洋固氮研究已不再局限于低緯度寡營(yíng)養(yǎng)鹽開(kāi)闊大洋，而是拓展至更大的空間范圍，對(duì)于固氮生物組成的多樣性、復(fù)雜性也有了全新的認(rèn)識(shí)[8-11].了解海洋固氮作用的時(shí)空分布，對(duì)全球海洋氮收支的評(píng)估及海洋氮循環(huán)的研究具有重要意義.

南海位于熱帶-亞熱帶地區(qū)，是世界第二大邊緣海.南海總面積約為3.5×106km2，平均水深1 300 m[12].南海大部分海區(qū)具有水體溫暖、寡營(yíng)養(yǎng)鹽、距離大氣塵降源地較近等特點(diǎn)，這些環(huán)境特點(diǎn)被認(rèn)為有利于固氮作用的發(fā)生[3].自20世紀(jì)末以來(lái)，陸續(xù)開(kāi)展了南海固氮生物(主要針對(duì)束毛藻)豐度、固氮速率的時(shí)空分布、固氮作用的受控因子等方面的研究[2，13-14]，極大地拓展了對(duì)南海生物固氮作用的認(rèn)識(shí).

本文中主要回顧近年來(lái)南海水域生物固氮作用的研究成果，并結(jié)合全球范圍內(nèi)海洋固氮作用研究的最新認(rèn)識(shí)，對(duì)南海固氮作用的研究提出展望.

1 南海不同區(qū)域的生物固氮作用

南海幅員遼闊，可根據(jù)理化條件的差異分為幾個(gè)亞區(qū).南海北部受黑潮水入侵的影響[2，15-16]，而沿岸區(qū)域又受珠江、湄公河等淡水徑流的影響[17-18].除此之外，在季風(fēng)的影響下，南海常出現(xiàn)上升流[11，19-20]，上升流為南海表層水體輸送大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，影響南海表層營(yíng)養(yǎng)鹽分布[21].其他海區(qū)的研究表明，生物固氮作用的調(diào)控機(jī)制往往具有很大的時(shí)空可變性[7].鑒于此，可將南海生物固氮作用的研究區(qū)域分為南海海盆區(qū)、南海北部陸架區(qū)、沿岸上升流區(qū)和半封閉海灣4個(gè)部分，近年來(lái)生物固氮作用研究站位分布情況如圖1所示.

圖1 近年來(lái)南海生物固氮作用研究站位分布圖

1.1 南海海盆區(qū)

南海海盆區(qū)面積遼闊，約占南?？偯娣e的1/2.目前，南海海盆區(qū)固氮作用的研究區(qū)域以北部海盆為主，特別集中于東南亞時(shí)間序列站(South East Asia time-series study station，SEATS站；位于116° E，18° N)及其鄰近海區(qū).

早期，Wong等[22]通過(guò)計(jì)算SEATS站的氮異常指數(shù)，指出SEATS站可能存在較強(qiáng)的生物固氮作用.氮異常指數(shù)是指在反硝化作用和固氮作用的影響下，海水中氮營(yíng)養(yǎng)鹽的過(guò)剩量，常被用來(lái)指征固氮作用的強(qiáng)度[23].近期，Kao等[24]在SEATS站發(fā)現(xiàn)了較高的氮異常指數(shù)，根據(jù)穩(wěn)定同位素質(zhì)量平衡模型計(jì)算，指出SEATS站的生物固氮作用引入的氮總量約為(20±26) mmol/(m2·a)，占新氮總量的5%～10%.SEATS站可觀測(cè)到束毛藻和胞內(nèi)植生藻(Richeliaintracellularis)[21]，二者在春季的平均固氮量均可達(dá)到40 μmol/(m2·d).南海生物可利用的新氮來(lái)源主要包括大氣沉降、水體輸送和生物固氮三方面.南海海盆區(qū)固氮生物組成復(fù)雜[25-26]，若僅考慮束毛藻和胞內(nèi)植生藻的固氮作用，SEATS站中3種氮來(lái)源所提供的氮總量所支持的生產(chǎn)力僅占該區(qū)域群落凈生產(chǎn)力(4.47 mmol/(m2·d))的55%[27].這一方面揭示了再生氮對(duì)SEATS站群落凈生產(chǎn)力的支持，另一方面揭示了其他類(lèi)型固氮生物的重要貢獻(xiàn).若以SEATS站的生物固氮量為參考，將此調(diào)查結(jié)果外推到整個(gè)南海海盆(總面積≈1.8×106km2)，南海海盆每年通過(guò)生物固氮作用收入的氮總量可達(dá)3.6×107mol.

盡管束毛藻長(zhǎng)期被認(rèn)為是全球海洋最重要的固氮生物[3]，但在南海很少觀察到束毛藻的高豐度.近年來(lái)，單細(xì)胞固氮生物被發(fā)現(xiàn)廣泛分布于全球海洋中[9-10，28]，在南海也可檢測(cè)到單細(xì)胞固氮生物的高豐度.Zhang等[25]于2011年報(bào)道了南海海盆區(qū)固氮生物的組成及豐度，指出南海海盆區(qū)的固氮生物以變形菌為主，其中α-變形菌和γ-變形菌的豐度最高(約為104～105L-1)，相比之下，絲狀藍(lán)藻(如束毛藻)的豐度較低.單細(xì)胞固氮生物在南海廣泛分布，而不僅局限于海盆區(qū)[15-16，26]，對(duì)南海的生物固氮作用可能有重要貢獻(xiàn).

1.2 南海北部陸架區(qū)

南海北部廣闊的陸架區(qū)也是生物固氮作用研究的重要場(chǎng)所.黑潮入侵、陸地徑流等因素都可能對(duì)此處的固氮作用產(chǎn)生影響.

黑潮水自呂宋海峽進(jìn)入南海，是影響南海北部陸架區(qū)固氮作用的一個(gè)重要因素.雖然具體原因不明，但是黑潮上游往往具有高固氮生物豐度[15，29-30].據(jù)報(bào)道，黑潮水中無(wú)論是束毛藻的平均豐度，還是水體實(shí)測(cè)固氮速率均比鄰近南海海區(qū)高出近1個(gè)數(shù)量級(jí)[15，31]，隨著黑潮水的入侵，一定豐度的固氮生物也可能被攜帶進(jìn)入南海.近年來(lái)的研究結(jié)果進(jìn)一步證明，黑潮上游區(qū)的固氮生物群落也具有較高的多樣性，單細(xì)胞固氮生物是不可忽視的固氮貢獻(xiàn)者[15].Wu等[16]在2018年的報(bào)道中指出了黑潮及南海中單細(xì)胞固氮生物的重要性，報(bào)道指出：?jiǎn)渭?xì)胞固氮生物的固氮速率變化范圍為0.63～7.61 nmol/(L·d)，均值可達(dá)3.67 nmol/(L·d)，單細(xì)胞固氮生物貢獻(xiàn)了采樣區(qū)域內(nèi)近75%的固氮通量.

臺(tái)灣海峽南部也是固氮作用較為活躍的海區(qū)，林峰[32]利用15N2示蹤法測(cè)定了臺(tái)灣海峽南部海域的生物固氮速率，結(jié)果表明夏季臺(tái)灣海峽南部海域的生物固氮速率介于0.168～1.08 nmol/(L·d)之間，平均為0.537 nmol/(L·d)，其中次表層的固氮速率更高.Chen等[15]指出，次表層較強(qiáng)的生物固氮作用是由單細(xì)胞固氮生物所貢獻(xiàn).

受陸地徑流的影響，珠江口附近海域結(jié)合態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)鹽較為豐富，此處也是生物固氮作用的一個(gè)熱點(diǎn)區(qū)域.劉甲星等[33]報(bào)道了2014年秋季珠江口附近海域具有較高的固氮速率，表層水的固氮速率均值高達(dá)(0.77±0.54) nmol/(L·d).較高的無(wú)機(jī)氮營(yíng)養(yǎng)鹽濃度并未抑制固氮作用的發(fā)生，這和該區(qū)域的固氮生物組成有著較大的關(guān)系.Kong等[18]發(fā)現(xiàn)珠江口附近海域固氮生物組成較為多樣，包括異養(yǎng)型變形菌、光合藍(lán)藻、Cluster Ⅲ類(lèi)固氮生物等，而束毛藻所占比例不高，鹽度可能在一定程度上調(diào)控著固氮生物的組成.

1.3 沿岸上升流區(qū)

沿岸上升流是南海西側(cè)的一個(gè)典型現(xiàn)象.沿岸上升流區(qū)的固氮作用在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)被忽視了，這是由于上升流水體具有的典型理化條件(較低的水溫、較為充足的結(jié)合態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)鹽等)與固氮作用的傳統(tǒng)觀點(diǎn)不符.但是，近年來(lái)越來(lái)越多的實(shí)測(cè)研究證據(jù)表明，沿岸上升流區(qū)并非固氮作用的禁區(qū)；相反地，熱帶-亞熱帶沿岸上升流區(qū)(包括赤道上升流區(qū))往往是固氮作用發(fā)生的熱點(diǎn)，已有研究報(bào)道了南海越南沿岸上升流區(qū)、瓊東上升流區(qū)及臺(tái)灣海峽南部上升流區(qū)的固氮作用[11，19-20].

目前，在熱帶越南沿岸上升流區(qū)域開(kāi)展的生物固氮作用的研究較多.在非季風(fēng)時(shí)期，越南沿岸附近以寡營(yíng)養(yǎng)鹽為特征，而在季風(fēng)期，受上升流影響，越南沿岸的營(yíng)養(yǎng)鹽含量明顯提升，除上升流外，湄公河徑流也是越南沿岸海域中重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)源[34-36].湄公河河水每年向南海輸入大量淡水，使越南沿岸海域出現(xiàn)明顯的鹽度梯度，同時(shí)攜帶大量陸源的顆粒物質(zhì)及微量元素進(jìn)入南海[17，36].在越南沿岸上升流區(qū)，西南季風(fēng)盛行期固氮速率較非季風(fēng)期明顯升高，這表明湄公河羽狀流可能在很大程度上調(diào)控著該區(qū)域固氮速率及固氮生物的空間分布[11，37].目前具體作用機(jī)制不明，推測(cè)可能的原因包括河流淡水對(duì)水體垂向穩(wěn)定度的提升、痕量元素的輸入、硅營(yíng)養(yǎng)鹽輸入促進(jìn)硅藻-固氮藻共生體的生長(zhǎng)等方面[11，17-18].

Moisander等[13]檢測(cè)了越南沿岸流域中固氮生物的組成和豐度，結(jié)果表明：調(diào)查區(qū)域內(nèi)的固氮生物主要由束毛藻和α-變形菌組成，除此之外，單細(xì)胞的固氮藍(lán)藻和共生型藍(lán)藻也廣泛存在.Grosse等[17]研究發(fā)現(xiàn)單細(xì)胞固氮生物多出現(xiàn)在湄公河河口附近，束毛藻僅在鹽度較高的(鹽度>33.5)區(qū)域中出現(xiàn)，而與硅藻共生的固氮生物則是廣泛分布于調(diào)查區(qū)域內(nèi).由此可見(jiàn)，湄公河徑流影響著越南沿岸流域中固氮生物的分布.Voss等[11]檢測(cè)了越南沿岸上升流區(qū)域內(nèi)的生物固氮速率，結(jié)果表明：當(dāng)西南季風(fēng)盛行時(shí)，調(diào)查區(qū)域內(nèi)的固氮速率變化范圍為21.4～190.6 μmol/(m2·d)；非季風(fēng)期時(shí)，固氮速率的變化范圍為1.9～36.0 μmol/(m2·d).相比之下，季風(fēng)盛行時(shí)，固氮作用要明顯強(qiáng)于非季風(fēng)期，這可能是由于湄公河徑流的影響造成的[11，38].來(lái)自湄公河的淡水一方面可以加強(qiáng)水體的穩(wěn)定度，另一方面可攜帶大量微量元素進(jìn)入南海，從而促進(jìn)固氮作用[39].除微量元素外，湄公河向南海輸送了大量的硅，這也可能通過(guò)促進(jìn)硅藻的生長(zhǎng)而對(duì)共生型固氮生物產(chǎn)生間接的影響[11，40].因此，越南沿岸上升流區(qū)域內(nèi)的固氮作用可能受上升流和湄公河徑流的共同影響.整體而言，在越南沿岸上升流區(qū)，絲狀藍(lán)藻和單細(xì)胞藍(lán)藻對(duì)固氮的貢獻(xiàn)量相當(dāng)，固氮作用對(duì)初級(jí)生產(chǎn)力的貢獻(xiàn)率的變化范圍為1%～47%[17]，是不容忽視的氮來(lái)源.

瓊東上升流是亞熱帶南海北部一個(gè)典型的沿岸上升流區(qū).Zhang等[20]報(bào)道了2013年夏季海南島東側(cè)上升流區(qū)域的生物固氮作用，結(jié)果表明：該區(qū)域表層固氮速率的變化范圍為0.1～5.6 nmol/(L·d)(均值為1.0 nmol/(L·d))，固氮速率從沿岸區(qū)域到開(kāi)闊海域有增強(qiáng)的趨勢(shì)，其對(duì)初級(jí)生產(chǎn)力的貢獻(xiàn)率變化范圍為0.01%～2.52%.若將瓊東上升流區(qū)的調(diào)查結(jié)果外推到南海西北陸架區(qū)(總面積≈33×104km2，17° N以北)，假設(shè)夏季時(shí)長(zhǎng)為90 d，生物固氮作用引入氮的總量約為1.4 ×109mol[20].該報(bào)道提出了一個(gè)固氮作用受控的物理-生物耦合機(jī)制，即：上升流向表層輸送低溫、富營(yíng)養(yǎng)鹽且鐵含量豐富的深層海水，促進(jìn)固氮生物增長(zhǎng)，而非固氮生物對(duì)磷和鐵的吸收可能會(huì)抑制生物固氮作用，因此，隨離岸距離的增加，初級(jí)生產(chǎn)力減小，生物固氮作用增強(qiáng)[20]，這一機(jī)制對(duì)于亞熱帶沿岸上升流區(qū)的固氮作用調(diào)控可能具有普遍性.Wen等[19]最新的調(diào)查研究中報(bào)道了臺(tái)灣海峽附近上升流區(qū)域的固氮作用，結(jié)果表明：調(diào)查區(qū)域內(nèi)固氮作用強(qiáng)烈，最大固氮速率可達(dá)7.51 nmol/(L·d)，在氮磷摩爾比較低的區(qū)域中生物固氮速率更高.

1.4 半封閉海灣

南海存在諸多半封閉海灣，如北部灣、大亞灣等，這些海區(qū)往往具有迥異于開(kāi)闊水體的特點(diǎn)，也是潛在的固氮熱點(diǎn)區(qū)域.Dong等[41]研究發(fā)現(xiàn)鐵氏束毛藻(Trichodesmiumthiebautii)是三亞灣內(nèi)固氮生物的優(yōu)勢(shì)種，已成為三亞灣的一個(gè)重要氮源.林峰[32]的研究發(fā)現(xiàn)，北部灣固氮速率存在南高北低的特點(diǎn)，受溫度、無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽等理化因素的影響.固氮作用可支持北部灣近2%初級(jí)生產(chǎn)力的氮需求[32].束毛藻曾經(jīng)是大亞灣的赤潮種[42]，但是近年來(lái)束毛藻水華未見(jiàn)報(bào)道，可能暗示在日益加劇的人類(lèi)活動(dòng)壓力下，該區(qū)域固氮生物組成在過(guò)去數(shù)十年間可能發(fā)生了顯著的變化.已有研究顯示，大亞灣生態(tài)環(huán)境正在發(fā)生深刻的變化[43]，對(duì)于其他南海半封閉海灣亦然.

表1給出了部分研究所報(bào)道的南海各區(qū)域生物固氮速率.南海生物固氮速率的變化范圍為0～8.5 nmol/(L·d).相對(duì)而言，上升流區(qū)域的固氮作用更為活躍，在海盆區(qū)也可觀測(cè)到活躍的固氮作用，而受淡水徑流影響的珠江口和三亞灣固氮速率則相對(duì)較低.由于調(diào)查季節(jié)不同，采用方法也有差異，結(jié)果之間的可比性較差.除此之外，各區(qū)域固氮生物的組成有所差異，且會(huì)隨季節(jié)發(fā)生變化.在受黑潮影響的北部陸架區(qū)及越南沿岸區(qū)域，束毛藻是固氮生物的重要組分[13，15,31]，而在珠江口附近海域和開(kāi)闊南海海盆區(qū)，束毛藻的豐度非常小，固氮生物主要由單細(xì)胞藍(lán)藻組成，同時(shí)存在大量的固氮變形菌[18,25,33].不同類(lèi)型固氮生物的固氮能力不同，這也是造成各區(qū)域生物固氮速率差異的重要原因.整體而言，南海生物固氮速率的報(bào)道值分布在北大西洋報(bào)道值的低值范圍內(nèi)[1,7]，與北太平洋的報(bào)道值處于相同量級(jí)[3].

表1 南海固氮速率的研究報(bào)道

2 南海生物固氮作用的研究方向

2.1 拓展調(diào)查范圍

目前，在全球范圍內(nèi)，近岸海域中生物固氮的研究正逐漸增加[44-46].沿岸海域理化環(huán)境復(fù)雜，受人類(lèi)活動(dòng)影響很大，固氮作用的調(diào)控機(jī)制可能迥異于開(kāi)闊水體.這些研究表明沿岸海域中也可觀測(cè)到較強(qiáng)的固氮作用.沿岸海域理化環(huán)境復(fù)雜，既受陸源物質(zhì)的影響，又可能受人類(lèi)活動(dòng)的影響，生物量及生物多樣性相對(duì)更高，有更大的研究空間.然而，南海中沿岸海域中生物固氮作用的相關(guān)報(bào)道目前仍較少，有待補(bǔ)充.

在過(guò)去20年，已有報(bào)道證明，南海中的固氮生物除束毛藻外還包括共生型藍(lán)藻(胞內(nèi)植生藻)、單細(xì)胞藍(lán)藻、固氮變形菌等[13，25]，其中單細(xì)胞固氮生物的生物量及固氮量甚至可以超過(guò)束毛藻等絲狀藍(lán)藻[15-16，26].事實(shí)上，許多非藍(lán)藻類(lèi)固氮生物也廣泛分布于全球海洋[8-10].一些異養(yǎng)型的固氮生物，由于不受光的限制，具有更廣闊的分布范圍[9].已有報(bào)道指出：在無(wú)光層也可以觀測(cè)到異養(yǎng)固氮生物的固氮活動(dòng)，引入的氮可占調(diào)查海域總固氮量的50%以上[47].目前，南海中生物固氮作用的研究仍多局限在真光層內(nèi).后續(xù)研究可將南海生物固氮作用的調(diào)查范圍由真光層拓展到弱光層.

2.2 探索調(diào)控機(jī)制

生物固氮作用受多種因素共同調(diào)控[1，3，48].南海生物固氮作用的研究多數(shù)關(guān)注無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽和鐵對(duì)固氮作用的調(diào)控[11，15，20，36].事實(shí)上，除無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽和鐵的含量之外，還有諸多因素可能調(diào)控固氮作用的分布.

近年來(lái)，有機(jī)物與生物固氮作用之間的關(guān)系被廣泛研究，已有許多報(bào)道指出：海水中的溶解有機(jī)質(zhì)可能會(huì)刺激生物固氮作用[47-49]，甚至自養(yǎng)型的束毛藻也會(huì)吸收水體中的溶解態(tài)有機(jī)質(zhì)[50].生物固氮是一個(gè)極其耗能的過(guò)程，有機(jī)質(zhì)可能是固氮生物的一個(gè)重要的能量來(lái)源.此外，鐵是固氮酶合成與表達(dá)所必須的元素.海水中有機(jī)質(zhì)的存在可能為生物提供了有效的鐵的有機(jī)配體，很大程度上提升了鐵的生物可利用性，緩解了生物固氮過(guò)程受到的鐵限制[2，51].南海受湄公河、珠江等淡水的徑流影響[17，33]，淡水徑流攜帶大量陸源有機(jī)質(zhì)入海，除此之外，沿岸的海灣由于受人類(lèi)活動(dòng)的影響，也可能向南海中輸入大量的有機(jī)物質(zhì)，因此，未來(lái)可在南海深入研究有機(jī)質(zhì)對(duì)固氮作用的調(diào)控機(jī)制.

在氣候變化的大背景下，海洋酸化對(duì)南海固氮作用的影響可能亦不能小覷[14].固氮作用同全球氣候密切相關(guān)，因此在這方面的研究需進(jìn)一步深化.由于生物固氮作用是在多種因素的共同調(diào)控之下進(jìn)行的，今后的研究可更多關(guān)注多種因子之間的協(xié)同作用.

2.3 分析固氮與固碳過(guò)程的耦合

固氮作用與固碳作用之間可能存在復(fù)雜的聯(lián)系.非固氮生物可利用固氮生物所提供的氮來(lái)滿足自身需求[1，3].同時(shí)，在其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)方面，非固氮生物同固氮生物之間存在競(jìng)爭(zhēng)作用，從而間接地調(diào)控著固氮過(guò)程[2，20].除了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)外，非固氮生物可能會(huì)通過(guò)釋放固氮生物可利用的溶解態(tài)有機(jī)質(zhì)來(lái)間接地影響生物固氮過(guò)程：海洋中存在大量的溶解態(tài)有機(jī)質(zhì)，但其中生物可利用的僅占很小一部分[52]，而浮游植物在光合作用后會(huì)釋放溶解態(tài)有機(jī)質(zhì)到水體中[48，53]，這可能為固氮過(guò)程提供了重要的能量來(lái)源[48，50].因此，海洋生物固氮作用與固碳過(guò)程之間存在密切的關(guān)聯(lián).在南海，固氮作用與固碳作用二者的關(guān)系如何？是否存在初級(jí)生產(chǎn)者對(duì)固氮生物的調(diào)控？需要進(jìn)一步研究加以回答.

為進(jìn)一步探索南海生物固氮過(guò)程與固碳過(guò)程之間的耦合關(guān)系，首先可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)結(jié)合細(xì)胞計(jì)數(shù)、穩(wěn)定同位素分析等技術(shù)，探索碳和氮在固氮生物和非固氮生物之間的傳遞，以期獲得可應(yīng)用于實(shí)際海洋的結(jié)論.

2.4 規(guī)范研究方法

生物固氮速率的測(cè)定方法主要包括乙炔還原法和15N 示蹤法[54].15N示蹤法直到20世紀(jì)90年代才開(kāi)始廣泛應(yīng)用[55].15N示蹤法通過(guò)向密閉體系中加入15N2標(biāo)記氣體，經(jīng)一段時(shí)間的培養(yǎng)后，測(cè)定該體系中固氮生物對(duì)15N2的吸收情況來(lái)測(cè)定固氮速率[55].南海中生物固氮速率的研究，在測(cè)定生物固氮速率方面使用的方法不一，一些研究中使用的方法可能會(huì)使結(jié)果偏離真值，且各項(xiàng)研究之間的可比性較差.在利用15N示蹤法測(cè)定生物固氮速率時(shí)，培養(yǎng)時(shí)間的不同也會(huì)造成測(cè)定結(jié)果的差異[16，56].今后，有必要對(duì)南海中生物固氮作用的調(diào)查方法進(jìn)行規(guī)范與統(tǒng)一，一方面可以對(duì)南海中各區(qū)域生物固氮活動(dòng)進(jìn)行對(duì)比，另一方面可以真實(shí)地評(píng)估南海的氮收支情況，這對(duì)南海氮循環(huán)及碳循環(huán)而言具有重要意義.

3 總結(jié)與展望

南海是研究生物固氮作用的理想場(chǎng)所.南海固氮生物組成較為復(fù)雜，具有較大的時(shí)空可變性，主要包括束毛藻、胞內(nèi)植生藻、單細(xì)胞藍(lán)藻和固氮變形菌等，其中單細(xì)胞固氮生物對(duì)南海生物固氮的貢獻(xiàn)不容忽視.南海的固氮速率與其他熱帶、亞熱帶海區(qū)相近，其中海盆區(qū)的年固氮量可達(dá)3.6×107mol/a.整體而言，生物固氮作用對(duì)南海初級(jí)生產(chǎn)力的貢獻(xiàn)率較低.南海生物固氮作用受黑潮水入侵、陸地徑流的影響，除此之外，上升流為南海表層水體輸送大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而間接調(diào)控著生物固氮作用.本文中結(jié)合生物固氮作用在全球范圍內(nèi)的研究現(xiàn)狀，指出今后需進(jìn)一步拓展南海中生物固氮作用的調(diào)查范圍，并對(duì)其調(diào)控因素以及其與海洋生物固碳過(guò)程之間的耦合進(jìn)行更全面的分析，同時(shí)對(duì)生物固氮的調(diào)查方法進(jìn)行規(guī)范與統(tǒng)一，進(jìn)而為研究南海中的海洋氮循環(huán)提供準(zhǔn)確的信息.