營(yíng)養(yǎng)鹽和碳源對(duì)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(kù)，在全球氣候變化的背景下，受到廣泛關(guān)注。其中微型生物在海洋碳循環(huán)過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。傳統(tǒng)研究認(rèn)為，環(huán)境營(yíng)養(yǎng)鹽濃度的提高可以增加初級(jí)生產(chǎn)力，固定更多的CO2，因此有利于儲(chǔ)碳;而微型生物碳泵的生態(tài)學(xué)原理指出，過(guò)量營(yíng)養(yǎng)鹽會(huì)刺激細(xì)菌利用環(huán)境中的惰性有機(jī)碳，不利于儲(chǔ)碳。即，固碳不等于儲(chǔ)碳。同時(shí)，土壤和淡水環(huán)境的研究發(fā)現(xiàn)，在外源活性有機(jī)碳輸入的條件下，原位環(huán)境的惰性有機(jī)碳會(huì)被加速利用，導(dǎo)致更多有機(jī)碳被消耗，稱(chēng)為“激發(fā)效應(yīng)”

2、(Priming Effect，PE)。PE在碳循環(huán)中具有重要意義，然而人們對(duì)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(shí)驗(yàn)方法，通過(guò)營(yíng)養(yǎng)鹽和（或）碳源的添加，研究海洋微型生物對(duì)有機(jī)碳和（或）營(yíng)養(yǎng)鹽的響應(yīng)及其對(duì)環(huán)境有機(jī)碳的利用;同時(shí)，利用培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)對(duì)不同海洋表層環(huán)境的PE和相關(guān)的過(guò)程機(jī)制進(jìn)行了初步探索。得到以下主要結(jié)果和認(rèn)識(shí):
　　1.在西太平洋表層寡營(yíng)養(yǎng)海水環(huán)境最初48小時(shí)的培養(yǎng)中，營(yíng)養(yǎng)鹽添加刺激了細(xì)菌生長(zhǎng)，獲得了較高的細(xì)

3、菌比生長(zhǎng)速率，同時(shí)加速了溶解有機(jī)碳的消耗。相對(duì)于僅添加碳源的處理組，在14天培養(yǎng)期結(jié)束后，營(yíng)養(yǎng)鹽和碳源同時(shí)添加的處理組多消耗了約33％溶解有機(jī)碳(3.3μmol C kg-1)。培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在相同的有機(jī)碳背景條件下，相同的培養(yǎng)期內(nèi)，營(yíng)養(yǎng)鹽添加能夠刺激細(xì)菌生長(zhǎng)，不利于有機(jī)碳在水體環(huán)境中的保存。因此，若環(huán)境中存在過(guò)量的營(yíng)養(yǎng)鹽，會(huì)刺激細(xì)菌加速消耗環(huán)境中的有機(jī)碳，對(duì)儲(chǔ)碳產(chǎn)生潛在的負(fù)面影響。一般認(rèn)為，細(xì)菌生長(zhǎng)效率(Bacteiral Gro

4、wth Efficienfy, BGE)高，代表更多的有機(jī)碳被轉(zhuǎn)化為細(xì)菌生物量，將有利于儲(chǔ)碳。而本研究結(jié)果表明，高BGE不一定有利于儲(chǔ)碳。BGE和儲(chǔ)碳的關(guān)系，取決于細(xì)菌在獲得高BGE過(guò)程中，所消耗有機(jī)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(kāi)展了培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:經(jīng)過(guò)25天的培養(yǎng)，營(yíng)養(yǎng)鹽和碳源同時(shí)添加處理組的總有機(jī)碳濃度顯著低于對(duì)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(yíng)養(yǎng)鹽或碳源處理組的總有機(jī)碳濃度和對(duì)照組相比，無(wú)顯著差異(ANOVA test，p＞0.05)。南海陸架區(qū)表層海水培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:經(jīng)過(guò)120天的培養(yǎng)，所有處理組（營(yíng)養(yǎng)鹽和（或）碳源添加）的總有機(jī)碳濃度和對(duì)照組相比，均無(wú)顯著差異(ANOVA test，p＞0.05)。南海海盆區(qū)表層海水培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:經(jīng)過(guò)120天

6、的培養(yǎng)，營(yíng)養(yǎng)鹽添加組的總有機(jī)碳濃度顯著低于對(duì)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(shí)添加碳源和營(yíng)養(yǎng)鹽以及單獨(dú)添加碳源處理組的總有機(jī)碳濃度和對(duì)照組相比，無(wú)顯著差異(ANOVA test，p＞0.05)。本研究結(jié)果表明:在不同營(yíng)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(guò)改變胞外酶活性的方式，實(shí)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