自然资源部海洋生态系统动力学重点实验室 - 自然资源部海洋生态系统动力学重点实验室

海洋生物地球化学研究团队揭示极端干旱重塑长江口颗粒有机碳循环与低氧过程

近日，MED海洋生物地球化学研究团队联合上海交通大学、浙江大学等单位，在《Marine Pollution Bulletin》发表研究论文“Extreme drought-induced significant reduction of particulate organic carbon (POC) and its impact on apparent oxygen utilization (AOU) in the Changjiang Estuary and adjacent East China Sea”。该论文于2026年8月正式发表。我所与上海交通大学联培博士生虞宁晓为论文第一作者，金海燕研究员为通讯作者。河口和邻近陆架海作为陆地碳向海洋物质输送、转化与埋藏的关键通道，其中物质来源、通量和空间分布对地表径流变化高度敏感。2022年夏季，长江流域经历了1961年以来最严重的干旱事件。研究团队基于2022年极端干旱年8月的综合航次调查，系统分析POC、POC稳定碳同位素（δ13C-POC）、营养盐、水文参数和表观耗氧量（AOU）等指标，并结合历史数据和端元混合模型，系统评估极端干旱对POC输入、来源和空间分布的影响，进一步揭示其与水体耗氧及底层低氧形成之间的耦合关系。图1 长江流域年降水（a）、年径流（b）与输沙量变化（c），以及2021年和2022年月均径流（d）对比（原文图2）。观测结果表明，研究海域POC的最高浓度2022年仅为2021年的六分之一。结合对真光层群落净生产力（NCP）的估算，干旱年POC总输入通量相较于平水年（2021）下降约63%。同时，径流减少使长江冲淡水及浑浊锋、盐度锋明显收缩；增强的近岸上升流将富磷底层水输送至上层，在高盐海域促进了海源POC的生产。两种过程共同导致了POC来源分布的空间异质性。研究指出，尽管POC输入和表层生产均明显降低，2022年底层水体仍发生了严重的低氧现象，并表现出低氧水层增厚、分布向外海扩展的特征。统计结果显示，缺氧海域水体AOU不仅与海源POC呈显著（p<0.01）正相关，同时与低温高盐信号表现出显著的统计学相关性，表明陆架底层水（SBW）在干旱年缺氧的发生中起着重要作用。水团混合模型进一步证实，干旱年具有较低溶解氧背景的SBW的平均贡献由正常年的31.9%提高到63.4%。增强的SBW入侵降低了深层水的溶解氧背景，在夏季强层化限制垂向通风的条件下，使得有限的海源POC再矿化仍足以推

2026-09-08 查看详情

大洋生态研究团队揭示季节性温度变化塑造光滩微生物群落格局与固碳基因波动模式

近日，MED大洋生态研究团队在国际地球科学类期刊Communications Earth & Environment发表题为 “Seasonal temperature changes shape microbial community patterns and carbon-fixing gene fluctuations in tidal flats” 的研究论文。该论文已于2026年8月在线发表。我所与浙大学联合培养博士马阔建为第一作者，我所双聘研究员许学伟研究员与浙江理工大学孙聪副教授为共同通讯作者。滨海蓝碳研究中，红树林、盐沼和海草床往往更容易获得关注，但缺乏植被覆盖的光滩同样面积广阔，并具有可观的碳埋藏和碳固定潜力。光滩沉积物中富集了大量参与碳、氮、硫循环的微生物，其中化能自养微生物能够利用还原性硫化物、氮转化等过程提供的能量进行暗碳固定，从而影响沉积物碳库及近岸生态系统碳收支。光滩受到潮汐扰动、沉积物粒径、氧化还原梯度、营养盐供给和季节性温度变化共同作用，使不同光滩类型和不同深度的微生物群落呈现明显空间异质性。已有研究较多关注微生物群落的垂向分布、潮汐尺度变化或单季节差异，但对于长期年度尺度上的微生物节律，尤其是这些节律是否会牵动碳固定功能变化，仍缺乏系统认识。基于上述科学问题，研究团队在舟山朱家尖岛设置泥滩和沙滩两个长期采样站，从2020年11月至2022年10月开展连续24个月采样，并结合理化因子、16S rRNA扩增子测序、宏基因组、MAGs重建和宏蛋白组分析，旨在评估季节变化和空间异质性如何影响光滩沉积物中微生物群落组成及碳固定功能潜力，并解析在碳固定中可能发挥关键作用的节律性微生物类群。研究结果表明，光滩存在节律性微生物，但不同底质中光滩微生物具有差异化的节律性（图1）。温度是光滩微生物年度节律最稳定的环境信号，泥滩和沙滩具有截然不同的沉积环境与微生物组成，泥滩和沙滩呈现相反的节律空间格局，泥滩中节律性微生物随深度增加而增强，而沙滩中节律性微生物主要集中于表层；光滩微生物碳固定通路相关基因的丰度同样存在明显的季节节律，其中深层泥滩rTCA循环最为突出，其关键基因aclA和aclB在夏季达到峰值。图1 不同类型光滩中微生物群落物种（左）和功能（右）的节律性变化多组学证据表面弯曲杆菌门（Campylobacterota）中的硫卵菌科（Sulfurovaceae）等硫氧化微生物类群是驱动深层泥滩rTCA循环季节波动的重要类群，

2026-09-07 查看详情

近海生态研究团队发文阐明东海陆架单细胞蓝藻及非蓝藻固氮生物对生物固氮的潜在贡献

近日，我室近海生态研究团队在国际期刊《Journal of Geophysical Research: Biogeosciences》发表题为“Potential Contribution of Unicellular Cyanobacteria and Non-Cyanobacterial Diazotrophs to Biological Nitrogen Fixation on the Continental Shelf of the East China Sea During Spring and Autumn”的研究论文。该论文已于2026年5月发表。我室/上海交通大学联合培养博士研究生孙振皓为论文第一作者，江志兵研究员与曾江宁研究员为共同通讯作者。海洋生物固氮是缓解海洋生物初级生产力氮限制、驱动碳泵及促进海洋碳汇的关键生物地球化学过程。长期以来，丝状非异形胞蓝藻束毛藻（Trichodesmium）和硅藻-固氮生物共生体（DDAs）被认为是东海等边缘海海洋固氮的主要贡献者。然而，已有观测发现束毛藻的时空分布与东海固氮速率的总体变化不一致，特别是在弱光层水体中，暗示单细胞固氮蓝藻和非蓝藻固氮生物（NCDs）可能发挥着重要作用。此外，东海陆架在温度相对较低的春、秋季的固氮速率分布、主导贡献类群及其调控机制仍不清楚。本研究于2021年春季（3–4月）和秋季（10月）在东海陆架（25°–30°N, 120°–128°E）开展了两个多学科综合调查航次（图1）。首次在东海陆架真光层（100%–0.1%光强层）采用高精度的15N2溶解法，结合分级（>10 μm和<10 μm粒径分级）过滤培养试验，定量测定了丝状固氮蓝藻（>10 μm）与小型固氮生物（<10 μm，包括单细胞固氮蓝藻和游离/颗粒附着态NCDs）的固氮速率。图1 采样站位和海流示意图研究结果表明，东海陆架秋季水柱积分固氮速率（89.81±118.87 μmol N/m2/d）显著高于春季（4.34±4.35 μmol N/m2/d）（图2）。粒径分级实验揭示，<10 μm粒径固氮生物的固氮贡献在春季和秋季分别占水柱积分固氮总量的63.1%和77.9%，是东海陆架生物固氮的主要贡献者（图2）。秋季在真光层底部（0.1%光照层）观测到了较高的固氮速率（平均速率达2.46±3.76 nmol N/L/d），真光层底部（0.1%–1%光照层）的固氮速率占水柱固氮速率的52

2026-09-02 查看详情

科研动态

海洋生物地球化学研究团队揭示极端干旱重塑长江口颗粒有机碳循环与低氧过程

大洋生态研究团队揭示季节性温度变化塑造光滩微生物群落格局与固碳基因波动模式

近海生态研究团队发文阐明东海陆架单细胞蓝藻及非蓝藻固氮生物对生物固氮的潜在贡献

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Overview of the Cook Islands Seabed Minerals Authority (SBMA) and its activities

海洋痕量元素采样技术的应用及进展

极端环境化学测量仪器与传感器研究

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