近日，中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室李克强教授团队在渤海硅藻-甲藻演替的营养盐调控机制上取得新的进展，基于现场培养实验揭示了活性/惰性溶解态氮对渤海硅藻/甲藻群落结构演替的调控作用（图1）。相关研究成果“Diatom-Dinoflagellate Succession in the Bohai Sea: The Role of N/P Ratios and Dissolved Organic Nitrogen Components”（渤海硅藻-甲藻演替：氮磷比与溶解有机氮组分的作用）发表于环境领域顶尖学术期刊Water Research（Water Res., 2024, 251, 121150）。论文第一作者为2020级海洋化学专业博士研究生张现盛。
图1：氮磷比、磷限制和不同氮组分对浮游植物群落结构的影响。高氮磷比和磷限制增加了甲藻在群落中的相对丰度，而在低氮磷比下，群落以硅藻为主。甲藻表现出更强的利用RDON的能力，而硅藻表现出更强的利用活性氮的能力（BAN=DIN+LDON）。
全球近岸水体普遍发生了游植物群落结构由硅藻向甲藻演变的稳态转变（regime shift）现象，阐明硅藻-甲藻演变与环境胁迫（升温、酸化、脱氧等），特别是与人类活动密切关联的营养盐之间的关系，对于系统认知近海生态系统的韧性和恢复力至关重要。当前，研究者们已经认识到营养盐结构和水平对硅藻-甲藻演替的重要影响，但针对溶解有机氮不同组分的影响，所知不多。文章基于渤海夏、秋两季营养盐现场加富培养实验，量化解析了氮磷比、营养盐浓度水平、溶解有机氮组分（亲水性/疏水性，活性/惰性等）下硅藻-甲藻优势种群生长-死亡和营养盐吸收动力学过程。一方面，证明了高氮磷比、磷限制条件下甲藻较硅藻在动力学上具有更强的竞争性；另一方面，发现了亲水性溶解有机氮组分有利于硅藻生长，而疏水性组分有利于甲藻生长（图2）。
图2：渤海夏季现场培养实验中不同氮加富下浮游植物群落结构的变化(a:农业源，b:水产养殖源)。
文章认为，亲水性溶解有机氮组分较疏水性组分具有更强的生物可利用性和硅藻生长促进作用（图3）。易降解有机氮（LDON）含有更多的亲水性和类蛋白质组分，可与溶解无机氮合并为生物活性氮（BAN），是支撑硅藻快速生长成为优势种的氮组分；生物惰性有机氮（RDON）含有更多的疏水性和类腐殖质组分，是支撑甲藻竞争性生长成为优势种的氮组分。
图3：生物活性氮（BAN=DIN+LDON）与叶绿素a（蓝）和甲藻/硅藻比值（红）关系图
上述研究工作得到了国家自然科学基金重点/面上项目和教育部中央高校基本科研业务费等研究项目的支持。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.121150
Citation: Xiansheng Zhang, Kunlong Yu, Min Li, Heng Jiang, Weimin Gao, Jing Zhao, Keqiang Li*, Diatom-dinoflagellate succession in the Bohai Sea: The role of N/P ratios and dissolved organic nitrogen components. Water Research, 2024, 251, 121150.
