东非湖泊沉积物氮转化过程研究取得进展
东非湖泊包含了世界上初级生产力和盐碱度最高的湖泊群。高温、高光强和充足的二氧化碳供应支持了东非湖泊浮游生物快速的碳代谢，然而，东非湖泊的初级生产活动可能受氮限制。因为与人口密集的北半球温带和亚热带湖泊相比，东非湖泊得到的氮营养盐输入通常较少。在无机氮供应不足的湖泊中，底部沉积物有机质的矿化可能对湖泊氮循环和损失具有重要的驱动作用。在东非湖泊中，由沉积物性质和上覆水特征，驱动沉积物氮矿化、循环和损失并不为人所知，特别是与有机质输入有关的情况。
鉴于此，中科院南京地理与湖泊研究所张路研究员团队联合坦桑尼亚渔业研究所科研人员，完成了对东非14个湖泊和2个水库的野外样品采集（图1）。姚晓龙等人采用稳定15N同位素示踪技术，探究了东非16个湖/库沉积物氮转化的5个主要过程：有机氮矿化、氨氮固定、硝酸盐异化还原为氨（DNRA）、反硝化和厌氧氨氧化（图2）。
研究结果表明，大部分湖泊硝酸盐还原以反硝化为主，其占比为26%-85%（平均65%），潜在DNRA速率占硝酸盐异化还原速率的10%-74%（平均25%）。这些氮转化过程速率主要受沉积物有机物性质和水体磷酸盐浓度的驱动，反映了微生物对碳氮磷可利用性变化的代谢响应。内源类蛋白有机物的增加促进了沉积物氮矿化、硝酸盐异化还原为氨和反硝化速率，而难降解陆源腐殖质类有机质的大量输入降低了氮转化速率，可能加剧氮限制条件。这些结果表明，综合沉积物有机质性质分析可以提高对东非湖泊沉积物氮供应和损失的预测。
相关研究成果以Sediment organic matter properties facilitate understanding nitrogen transformation potentials in East African lakes为题，发表在国际英文期刊Science of The Total Environment上。该研究工作得到中国科学院中-非联合研究中心重点部署项目、国家国际科技合作专项对外科技援助项目、中国科学院国际伙伴计划、国家自然科学基金的联合资助。
图1 采样点地图
图2 东非湖泊沉积物氮转化过程
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.156607
