海洋生物固氮作用是海洋氮循环中非常重要的一部分,它能够为海洋提供“新氮”,对于海洋氮的收支平衡以及实现大气二氧化碳(CO2)的净埋藏具有重要意义。南海作为全球最大的边缘海之一,同时也是固氮活动发生比较活跃的场所。目前为止,针对南海固氮作用的营养盐限制类型的研究还比较少。此外,人类活动引起大气C02浓度的上升直接改变海水中溶解态C02浓度和海水pH,并且导致海表温度升高,从而使水体层化加剧,影响营养盐的供应。这些变化必将影响海洋浮游植物的生长、生产以及其群落结构。本研究调查了南海西部海域表层固氮速率和固氮生物群落结构,结合水文环境参数揭示了上升流以及冲淡水对固氮作用分布的影响,探讨了该区域固氮分布可能的调控机制。此外,在南海北部海域通过营养盐添加的现场培养实验以及酸化培养实验,探讨了南海北部固氮作用受到铁(Fe)、磷(P)营养盐限制的特征,以及海洋酸化对固氮和固碳作用的影响。获得的主要结论如下:(1)南海西部表层固氮速率在0.04-1.42 nmo1.N·L-1之间。高的固氮速率发生在调查区域西南角受湄公河冲淡水影响的区域。束毛藻是该区域主要的固氮生物(79%-92%)。冲淡水影响下,营养盐(如P和Fe)的输入,水体层化加强都有利于固氮作用的发生。而在调查区域的西北部,冷涡引起的上升流使得深层海水营养盐向表层的输入增加,刺激非固氮生物的快速生长,但可能会造成固氮生物的竞争劣势。(2)南海北部Fe和P的营养盐添加实验结果表明.:单独添加P或者Fe和P的同时加入能够增加固氮速率,而Fe的单独加入对固氮速率没有影响。所以,南海北部NL站位表层固氮作用可能受到P的限制。这可能是由于该站位大气沉降比较充足,因而刺激了该海域浮游植物的生长,从而形成P限制。(3)南海北部酸化实验结果表明:酸化降低了+Fe和+P组的固氮速率,而对同时添加Fe和P的处理组没有影响。我们的结果显示酸化抑制南海生物固氮作用,并且酸化的效应可能受到营养盐状况的调控。