海冰冻融过程通过调控微生物组影响河口沉积物氮去除机制及其气候响应

针对气候变化下海冰动态对河口氮循环的影响机制这一科学问题，研究人员通过15N标记与分子生物学技术相结合的方法，揭示了海冰冻融通过温度-盐度协同作用调控硝化/反硝化(DNF)-厌氧氨氧化(anammox)微生物群落的关键机制，发现河口沉积物年均可去除26%-30%陆源无机氮，其中7%发生在冰期，为极地河口氮循环建模提供了重要参数。

　　

气候变化正加速海冰动态变化，其冻结与融化过程深刻改变底层水环境，进而影响微生物生态系统和生物地球化学循环。这项研究通过模拟海冰冻融过程，结合稳定同位素¹⁵N标记技术和分子生物学手段，首次系统揭示了河口沉积物微生物氮去除过程对海冰动态的响应机制。

研究发现，温度是海冰冻融过程中影响硝化微生物活性和硝化速率的最关键因素。冻结初期硝酸盐可用性增加会促进微生物反硝化作用(DNF)，但随着盐度升高和温度下降对反硝化菌群的抑制作用，DNF速率随之降低。厌氧氨氧化(anammox)速率在冻结期因盐度升高而受到抑制，在融化期逐渐恢复。

定量分析表明，河口沉积物每年可去除26%-30%的陆源无机氮输入，其中87%-89%通过DNF途径完成，11%-13%经由anammox途径。特别值得注意的是，海冰期沉积物去除的无机氮通量约占年总量的7%。这些发现为理解寒冷地区河口在气候变化背景下的氮循环调控机制提供了重要理论依据，对极地河口生态系统的氮负荷管理具有指导意义。