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52.7%（图2）。Spearman相关分析表明，不同粒径分级的固氮速率主要受营养盐浓度和水体层化强度的影响。

图2  表层固氮、水柱积分固氮速率以及不同光强层固氮速率分布图

本研究改变了束毛藻主导东海生物固氮的传统认知，阐明了小型固氮生物（单细胞蓝藻及NCDs）对东海陆架生物固氮的显著贡献，并首次强调了真光层底部固氮对边缘海固氮通量的重要影响。研究结果表明，采用高精度的¹⁵N₂气体溶解法并延伸水柱采样深度至真光层底部（弱光层），对准确评估边缘海生物固氮预算至关重要。

本研究得到浙江省“尖兵领雁”研发攻关计划项目（2024C03235）、浙江省自然科学基金杰出青年项目（LR22D060001）、自然资源部第二海洋研究所基本科研业务费（SZ2501）、国家自然科学基金项目（42576191、41876198）以及长江口及东海相邻海域长期观测研究计划（SZ2001）等项目联合资助。

论文信息：

Sun, Z., Zhu, Y., Zhang, M., Jiang, Y., Lu, Y., Zeng, J.*, & Jiang, Z.* (2026). 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. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 131, e2025JG009212. https://doi.org/10.1029/2025JG009212