《Marine Pollution Bulletin》文章：沿海水产养殖系统沉积物-水界面氧化亚氮通量的变异性：养殖密度与投饲策略的影响

中国是全球水产养殖第一大国，其大规模、高强度的水产养殖活动在保障全球粮食安全的同时，也可能成为氧化亚氮（N₂O）排放的潜在来源之一。与各类自然生态系统相比，海水养殖系统是一类具有较强人工干预的生态系统。因此，明确不同养殖活动对N₂O通量的影响过程和机制，不仅可为海水养殖系统N₂O排放管理提供依据，也可为通过养殖环境调控与模式优化开发减排方法奠定理论支撑。
中国海洋大学团队于2023年6月（夏）、10月（秋）、2024年1月（冬）和4月（春），在桑沟湾低密度牡蛎养殖区（OL）、高密度牡蛎养殖区（OH）、海参养殖区（AM）和对照区（CN）采集沉积物和上覆水样品。计算了沉积物–水界面N₂O扩散通量，并测定了间隙水硝酸盐、亚硝酸盐、总氮等理化参数。定量分析了arch-amoA、bac-amoA、nirK、nirS、nosZ等参与硝化、反硝化过程的功能基因丰度，并利用16S rRNA测序解析微生物群落结构。通过随机森林模型、分段结构方程模型（SEM）系统阐明了影响N₂O产生与排放的关键环境因子及其生物与非生物驱动机制。
研究结果表明，沿海养殖沉积物持续向水体释放N₂O，其中OH（0.51 µmol m-2 d-1）和AM组（0.56 µmol m-2 d-1）的年均通量显著高于CN（0.22 µmol m-2 d-1，P < 0.05）。与CN组相比，OH和AM组间隙水硝酸盐、亚硝酸盐和总氮浓度升高、沉积物孔隙度增加、叶绿素-a含量升高、氧化还原电位降低。水产养殖活动改变了沉积物微生物群落结构，导致arch-amoA和nosZ基因丰度下降。随机森林模型表明功能基因丰度和比例、沉积物温度、氮输入和溶解性有机碳是影响N₂O通量的关键因子。SEM进一步证实水产养殖导致的氮输入通过提高（nirK + nirS）/ nosZ基因比例，间接促进了N₂O排放。该研究通过整合生物-非生物因素，系统揭示了养殖密度与投饲策略对沉积物–水界面N₂O通量的调控机制。

来源：Marine Pollution Bulletin