西北太平洋溶解有机氮固氮来源及矿化作用的同位素示踪
批准号:
42076042
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
张润
依托单位:
学科分类:
海洋化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张润
中文摘要
溶解有机氮(DON)在调节热带、亚热带上层海洋的生物地球化学循环和生态系统结构与功能中扮演着重要角色,由于受到传统观点限制、分析测试手段局限等原因,迄今对海洋DON循环的理解仍十分薄弱。固氮作用是热带、亚热带开阔大洋最重要的新氮输入来源之一,因此,探明DON的固氮来源及矿化作用,是理解海洋DON源汇过程的关键。本项目将以西北太平洋这一理想研究区域为对象,以DON的同位素组成为切入点,综合天然同位素测定、标记同位素示踪实验、分子生物学分析、箱式模型等手段,揭示西北太平洋上层水体DON含量及同位素组成的时空变化,探明DON与固氮作用之间的内在关联,检验DON矿化过程及相关同位素分馏导致次表层硝酸盐δ15N极小值的假说,同时,引入全新的同位素参数(Δδ15N(DON-NO3)),揭示DON的源汇格局。倘若能获得资助,可望在海洋DON循环的同位素示踪这一前沿领域取得创新性成果。
英文摘要
Dissolved organic nitrogen (DON) plays an important role in regulating biogeochemical cycles and the structure/function of the upper ocean ecosystem in tropics and subtropics. However, our understanding of marine DON cycle is by far insufficient due to traditional views and analytical difficulties. N2 fixation is one of the most important new nitrogen sources for the tropical/subtropical open ocean. Undoubtedly, examining the contribution of N2 fixation to DON and subsequent decomposition will provide invaluable insights into understanding the key pathways of source and sink of DON in the ocean. In this study, multiple tools including natural isotopic composition (δ15N), isotope tracer assay, molecular biology analysis, box model, etc., will be applied to investigate DON cycle in the northwestern Pacific Ocean. From an isotopic perspective, we aim to: (1) obtain the spatio-temporal distribution patterns of DON concentration and its δ15N; (2) reveal the link between DON and N2 fixation; (3) test the hypothesis that DON remineralization and relevant isotopic fractionation plays a major role in the formation of the subsurface nitrate δ15N minimum; and (4) introduce a new isotopic parameter (Δδ15N(DON-NO3)) as an indicator of DON source or sink for a given oceanic region. This study in the cutting-edge field will help better understand some key aspects of DON cycle in the ocean.
溶解有机氮(DON)是寡营养盐海区上层水体结合态氮的绝对优势储库,但是,由于传统观点限制、分析测试手段局限等原因,迄今对海洋DON循环的理解仍十分薄弱。鉴于表层海洋中DON的浓度相对较高,即使是不甚高的反应活性也可能使其成为生物生产力所需结合态氮的重要来源,进而在海洋碳氮循环中扮演重要角色。本研究基于天然稳定同位素示踪手段,甄别DON储库中生物固氮作用同位素信号,可为海洋氮循环研究提供新视角。我们的研究结果表明,DON在低纬度西北太平洋开阔大洋的上层水体具有高度的生物可利用性,活跃地参与了氮循环,支持当地的生物生产力。在真光层内,DON主要由原位固氮贡献的不稳定组分和异源输入的难降解组分构成,并且在25m深度附近观察到最高的DON浓度和最低的δ15NDON信号,分析认为这是由于该深度处固氮作用释放同位素信号影响最为强烈,由固氮微生物释放的DON在上层水体内可能具有较高的生物可利用性。同时,这部分DON在向下迁移时,不断被下真光层的自养生物和异养细菌矿化吸收,导致DON的浓度明显降低伴随其δ15NDON值的升高。在此基础上,我们提出了基于DON同位素组成的上层水体氮循环模型的新认识。
沿岸水体生物固氮发生机制的探讨
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批准号:42376037
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项目类别:面上项目
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资助金额:51万元
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批准年份:2023
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负责人:张润
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依托单位:
夏季南极普里兹湾结合态氮同位素组成及其与硝酸盐生物利用的关系
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批准号:41676174
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项目类别:面上项目
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资助金额:71.0万元
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批准年份:2016
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负责人:张润
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依托单位:
南海弱光层固氮作用的研究
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批准号:41206062
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2012
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负责人:张润
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依托单位:
国内基金
海外基金