增温对南极湖泊沉积物反硝化过程的影响

全球变暖导致的极地地区增温正深刻地改变着极地地区生态系统物质循环过程和速率.目前,增温对南极地区湖泊沉积物氮循环关键过程的影响还鲜有报道.中国第 29 次南极科学考察期间在南极中山站附近选取了 5 个湖泊,采集了 1 处含企鹅粪土的湖泊沉积物(莫愁湖)和 4 处自然湖泊沉积物(团结湖、大明湖、米尔湖和玉珍湖),利用样品瓶泥浆恒温培养法进行增温模拟,设置低温(1)℃、中温(5)℃、高温(11)℃培养实验.结果表明,低温条件下莫愁湖沉积物反硝化速率和反硝化潜势明显高于自然湖泊沉积物(277.37 倍、244.13 倍).一定程度的增温促进了沉积物反硝化速率与反硝化潜势,但过高温度也会抑制部分样点的反硝化速率与反硝化潜势.总体而言,高温条件下自然湖泊沉积物平均反硝化速率分别是中、低温条件下的1.57倍、3.56 倍,反硝化潜势为 1.91 倍、6.31 倍;而含企鹅粪土湖泊沉积物反硝化速率为 1.17 倍、2.08 倍,反硝化潜势为 0.72 倍、1.01 倍.增温对自然湖泊沉积物反硝化速率和潜势的影响高于莫愁湖沉积物,但含企鹅粪的莫愁湖沉积物的反硝化速率和潜势具有更高的绝对增量.企鹅粪中较高的硝酸盐、铵盐、磷酸盐以及有机碳含量是莫愁湖具有很高的反硝化速率的主导因素.在全球变暖的背景下,南极地区企鹅外源氮输入将加速湖泊沉积物氮循环.