營養(yǎng)鹽和碳源對海洋表層微型生物碳利用的影響.pdf

1、海洋作為地球上重要的碳庫，在全球氣候變化的背景下，受到廣泛關注。其中微型生物在海洋碳循環(huán)過程中發(fā)揮了重要作用。傳統(tǒng)研究認為，環(huán)境營養(yǎng)鹽濃度的提高可以增加初級生產力，固定更多的CO2，因此有利于儲碳;而微型生物碳泵的生態(tài)學原理指出，過量營養(yǎng)鹽會刺激細菌利用環(huán)境中的惰性有機碳，不利于儲碳。即，固碳不等于儲碳。同時，土壤和淡水環(huán)境的研究發(fā)現(xiàn)，在外源活性有機碳輸入的條件下，原位環(huán)境的惰性有機碳會被加速利用，導致更多有機碳被消耗，稱為“激發(fā)效應”

2、(Priming Effect，PE)。PE在碳循環(huán)中具有重要意義，然而人們對海洋環(huán)境的PE，缺乏基本的定性研究。本論文利用培養(yǎng)實驗方法，通過營養(yǎng)鹽和（或）碳源的添加，研究海洋微型生物對有機碳和（或）營養(yǎng)鹽的響應及其對環(huán)境有機碳的利用;同時，利用培養(yǎng)實驗對不同海洋表層環(huán)境的PE和相關的過程機制進行了初步探索。得到以下主要結果和認識:
　　1.在西太平洋表層寡營養(yǎng)海水環(huán)境最初48小時的培養(yǎng)中，營養(yǎng)鹽添加刺激了細菌生長，獲得了較高的細

3、菌比生長速率，同時加速了溶解有機碳的消耗。相對于僅添加碳源的處理組，在14天培養(yǎng)期結束后，營養(yǎng)鹽和碳源同時添加的處理組多消耗了約33％溶解有機碳(3.3μmol C kg-1)。培養(yǎng)實驗結果表明:在相同的有機碳背景條件下，相同的培養(yǎng)期內，營養(yǎng)鹽添加能夠刺激細菌生長，不利于有機碳在水體環(huán)境中的保存。因此，若環(huán)境中存在過量的營養(yǎng)鹽，會刺激細菌加速消耗環(huán)境中的有機碳，對儲碳產生潛在的負面影響。一般認為，細菌生長效率(Bacteiral Gro

4、wth Efficienfy, BGE)高，代表更多的有機碳被轉化為細菌生物量，將有利于儲碳。而本研究結果表明，高BGE不一定有利于儲碳。BGE和儲碳的關系，取決于細菌在獲得高BGE過程中，所消耗有機碳總量的多少。
　　2.為探索海洋中PE的現(xiàn)狀，本研究在南海三種典型環(huán)境中開展了培養(yǎng)實驗，包括陸架海、海盆區(qū)和島礁區(qū)。西沙永興島海域表層海水培養(yǎng)實驗結果顯示:經過25天的培養(yǎng)，營養(yǎng)鹽和碳源同時添加處理組的總有機碳濃度顯著低于對照組(P

5、aired-Sample T test，p＜0.05)，降低了約3.0μmol C kg-1，表明此環(huán)境中存在PE。而僅添加營養(yǎng)鹽或碳源處理組的總有機碳濃度和對照組相比，無顯著差異(ANOVA test，p＞0.05)。南海陸架區(qū)表層海水培養(yǎng)實驗結果顯示:經過120天的培養(yǎng)，所有處理組（營養(yǎng)鹽和（或）碳源添加）的總有機碳濃度和對照組相比，均無顯著差異(ANOVA test，p＞0.05)。南海海盆區(qū)表層海水培養(yǎng)實驗結果顯示:經過120天

6、的培養(yǎng)，營養(yǎng)鹽添加組的總有機碳濃度顯著低于對照組(ANOVA test，p＜0.05)，降低約3.2μmol C kg-1，表明此環(huán)境中存在PE。而同時添加碳源和營養(yǎng)鹽以及單獨添加碳源處理組的總有機碳濃度和對照組相比，無顯著差異(ANOVA test，p＞0.05)。本研究結果表明:在不同營養(yǎng)鹽和碳源環(huán)境的海洋表層海水中，海洋微型生物可以通過改變胞外酶活性的方式，實現(xiàn)不同的生存策略:或者是為了獲得環(huán)境中的碳源，或者是為了獲得環(huán)境中的限制