湖泊生态系统中氮是如何被低估的

湖泊生态失衡通常可归因于营养投入的增加。这导致浮游植物生长增加、缺氧、有毒蓝藻大量繁殖和鱼类死亡。到目前为止，湖泊管理的控制主要集中在磷输入上，以抵消这种影响

现在，亥姆霍兹环境研究中心（UFZ）与奥胡斯大学（丹麦）和生命科学大学（爱沙尼亚）合作进行的一项研究动摇了这一教条，该研究发表在《自然通讯》上。研究人员表明，氮也是全球湖泊浮游植物生长的关键驱动力

农业来源和污水处理厂的磷和氮输入对河流和湖泊中浮游植物的生长有很大影响

“然而，以前人们认为湖泊中浮游植物的生长主要受到磷的限制和驱动，”来自UFZ的首席作者Daniel Graeber博士说。其基本理论是：如果一个湖泊中只有少量的磷，浮游植物的生长就会相应地受到限制。相比之下，大量的磷将极大地推动浮游植物的生长

“在这个解释模型中，氮没有起到任何作用，”Graeber说。“这是基于这样一个事实，即水中的特定蓝细菌可以结合空气中的氮并将其引入湖泊。因此，这将避免湖泊长期缺氮。”

过量的氮供应也不能促进浮游植物的生长，因此，最终不会导致富营养化。奥胡斯大学的湖泊学家、该研究的最后一位作者Thomas A.Davidson博士解释道：“这一模型构成了世界范围内湖泊管理的基础，重点是控制磷输入以抵消湖泊富营养化。”

“减少磷的输入一再无法防止富营养化。因此，这引发了一个问题，即水方程是否包括另一个未知因素。”在目前的研究中，研究团队现在已经明确地将氮确定为这样一个因素，从而为内陆水科学（湖沼学）和湖泊管理指明了新的方向

全世界大约89%的湖泊是所谓的浅水湖，平均深度可达6米。研究人员利用北美、欧洲和新西兰159个浅水湖的长期监测数据进行了统计调查

对于每个湖泊，他们确定了总氮与总磷的比率与叶绿素a浓度之间的关系，作为5年内浮游植物生物量的衡量标准

“我们想确定这两种营养物质的比例与浮游植物生长之间的长期关系，”Daniel Graeber解释道。“我们研究的想法源于之前对浅水湖泊生态学的研究中的几个异常值。在一些湖泊中，我们没有看到测量的营养物质与叶绿素a浓度的增加或减少之间的线性对应关系，”湖沼学家说

“我们问自己：这可能是由于磷和氮的营养比例吗？已经有一些研究表明，氮可能在湖泊浮游植物生长中发挥比以前更重要的作用。”

他们目前研究中的统计分析支持了这些研究的理论，并明显与传统的湖沼学共识相矛盾：60%的研究水体显示出双重营养限制的可能性非常高。这意味着磷和氮这两种营养物质对大多数湖泊的浮游植物生长都有限制作用

Graeber说：“这些关系非常清楚，一开始我甚至不敢相信。它们与实验室实验中已知的完全一致——这真是令人震惊。”

“这一结果经受住了对统计数据的彻底检验：数据是稳健的。我们的结果证实了氮不是湖泊生态的被动参与者的假设。我们首次能够用一个广泛的数据库证明这一点明确适用于全世界的湖泊。”研究团队现在正在推动进一步的调查，包括实地调查和建模，用它可以测试它们的数据分析结果

通过他们的研究，研究人员将氮象征性地纳入了湖泊生态方程。他们建议，在实践中，现在在湖泊管理中更加重视氮。Graeber说：“我们需要对营养成分比例进行长期调查，以确保高效、有效的富营养化管理取得成功。”。“这需要更多地关注农业投入，因为农业的氮含量通常很高。”