大气沉降对黄海浮游植物利用溶解态有机磷的影响

The nitrogen (N), iron (Fe), and zinc (Zn) input by atmospheric deposition can affect the utilization of dissolved organic phosphorus (DOP) for phytoplankton in direct or indirect ways. Compared with the related studies in the open ocean, the detailed regulating mechanism of the utilization of DOP and its relationship with atmospheric deposition in coastal seas is still unclear. The microcosm incubation experiments we conducted in the Yellow Sea demonstrated that dust additions likely increased the bioavailable P stock in the incubated seawater by the utilization of DOP, but we still need direct proofs to verify our ideas. In view of the increasing prevailed phenomenon of phosphorus (P) limitation in the Yellow Sea, this project is going to carry out onboard microcosm incubation experiments amended with nutrients (N, P) and metals (Fe, Zn), as well as aerosol particles and rainwater at three stations characterized by varying trophic states selected from the coastal to the central part of the Yellow Sea. The main research content includes: 1) the effect of N:P ratios and Fe, Zn on the utilization of DOP at varying trophic states will be evaluated by analyzing nutrients, alkaline phosphatase activities, phytoplankton growth and size structure; 2) By comparing the results of aerosol particles and rain water additions with that of nutrient and metal additions, we aim to find the main factor in the aerosol particle and rainwater that regulates the utilization of DOP at varying trophic states. This study develops a new idea that the regulation effect of atmospheric deposition on the utilization of DOP has a potential to alleviate the limitation of P in coastal seas.

大气沉降提供的氮、铁、锌等物质可直接或间接影响海水中溶解态有机磷（DOP）的转化利用。然而，相对于开阔大洋，近海DOP利用机制及其与大气沉降之间的联系尚不明确。申请人之前在黄海开展的培养实验表明，沙尘加富可能通过促进DOP的转化利用提高海水中生物可利用性磷的总量，但仍需直接证据予以证明。针对我国黄海磷限制日益普遍的现状，本项目拟从黄海近岸至中部选取三个代表不同营养水平的站点，开展营养盐（氮、磷）、金属（铁、锌）等单因子及大气颗粒物、雨水加富的船基围隔培养实验。研究主要包括两方面：1）分析培养期间营养盐、碱性磷酸酶活性、浮游植物生长及粒级结构变化，揭示不同营养水平条件下氮磷比和铁、锌对DOP转化利用的影响；2）将大气颗粒物、雨水与金属、营养盐加富实验结果对比，阐明大气沉降物质中影响浮游植物利用DOP的主控因子。本研究从大气沉降调控DOP利用角度提供了缓解近海磷限制的新思路。

大气沉降可通过提供铁（Fe）、锌（Zn）等辅酶因子，促进浮游植物利用溶解态有机磷（DOP）。然而，相关研究主要集中在开阔大洋，针对近海海域大气沉降与DOP转化利用之间的联系尚不明确。本项目在此背景下，以船基围隔培养实验为主要研究手段，围绕黄海近岸及离岸区域，研究了营养盐及大气颗粒物加富对碱性磷酸酶活性（APA）、浮游植物生长及群落结构的影响，阐明了大气沉降影响近海浮游植物利用DOP的作用机制。积极参与国内外学术交流活动，完成了项目拟定的成果发表和人才培养的要求。在近海P限制日益普遍的背景下，本项目研究成果为揭示近海P的生物地球化学循环过程提供了新思路。取得的主要代表性成果如下：.（1）亮点成果.1）对比了大气沉降影响浮游植物利用DOP的作用机制在近海和大洋的差异。本研究发现，大气沉降在近海海域主要通过提供过量的氮（N），加剧水体中的P消耗，进而诱导/增强APA，促进浮游植物利用DOP；该种作用机制与开阔大洋大气沉降主要通过提供Fe、Zn等辅酶因子的作用机制存在较大差别。.2）揭示了大气沉降作用下DOP转化利用对浮游植物粒级结构的影响。大气沉降通过提高APA促进了不同粒级浮游植物的生长，且小型（> 20 μm）浮游植物能够通过提供过量的AP来提高海水中P的生物可利用性，进而间接促进微型（2-20 μm）和微微型（0.2-20 μm）浮游植物的生长。该发现不同于以往在营养盐缺乏条件下不同粒级浮游植物的竞争作用，而是强调了浮游植物间的协同作用。.3）建立了船舶排放颗粒与浮游植物响应之间的联系。基于船基围隔培养实验结果，发现船舶排放颗粒提供的N对海水中N的改变程度与浮游植物生长之间具有显著的相关关系，并指出船舶排放颗粒同样能够促进浮游植物利用DOP，从而表明大气沉降影响浮游植物利用DOP的结论具有一定的普适性。.（2）成果发表、人才培养及学术交流.1）发表SCI论文4篇；.2）协助培养博士研究生1名，硕士研究生2名；.3）参加了国内外相关领域的学术会议，共计10余人次。