水生系统中的固氮生态学特征

一、水生系统

1.淡水

迄今已知，淡水中绝大部分固氮作用出自蓝藻（蓝细菌）的作用。蓝藻有1000多种，能固氮的有100多种，具有光合作用和固氮作用的蓝藻是古老的生命体，适应性很强。常见的固氮蓝藻是念球藻（Nostoc）、鱼腥藻（Anabaena）、项圈藻（Anabaenopsis）、简孢藻（Cy lind rospermum）等有异形胞的多细胞丝状藻，它们广布世界各地。例如，在北极冰一溶化，浮游蓝藻（鱼腥藻）就开始活动；在热带湖泊中，蓝藻固氮活跃，每年每hm²可达50kg纯氮，并且是鱼类的好饲料。在印度水稻田，固氮蓝藻，包括与红萍共生，占总自然的固氮量33％，每hm²达80kg纯氧。

自生固氮细菌固氮量不大，如褐球固氮菌（A.chroococeum）和印度拜叶林克氏菌（B.indica）一旦与风眼蓝（Eichornia crassipes）或眉藻（Calothrix antarctica）结合，彼此生长良好，促进固氮。光合细菌和光合厌氧细菌在水生系统中固氮所占比例不大，但有重要的生态学意义。

2.海洋

在海域中很难发现固氮菌属（Azotobacter）的细菌，但内陆海湾附近就有这类固氮细菌的分布，其密度与含碳基质多少有关。在大海浮游生物中固氮的蓝藻约占种群的2％～5％，其中颤藻属（Oscillatoria）的蓝藻有较强的固氮适应能力。颤藻在风浪平静时形成水华，在群体中细胞发生分化而含较少的色素，不吸收CO₂、不放O₂而能固氮；一旦狂风巨浪使水华破裂，细胞吸氧、固氮酶被抑制。由此可见，颤藻具有在一定条件下进行生长与固氮的重要生态意义。(www.xing528.com)

在加利福尼亚海岸到西太平洋的夏威夷群岛附近，广泛分布着一种根管藻（Rhisolenia）与一种微毛藻联合浮游活动，具有固氮作用，它的垂直分布还有赖于光照和磷酸盐。

3.海滨与礁岛

在海滨港湾附近，各具显著的不同盐度，分布着淡水和咸水细菌混合成分，如固氮菌、脱硫弧菌、梭菌属、克雷伯氏菌属和肠杆菌属的某些菌种。固氮菌不耐盐，脱硫弧菌是苏格兰西海岸沉积物中检测到的主要固氮种类。联合的蓝藻固定相当多的氮素，达到大型藻每克干重每小时3.8微克纯氮。珊瑚礁的眉藻（Calothrix crustacea）亦有很高的固氮率，为1.8kgN/（hm²·天）。在美国的新格兰海岸，绿藻刺松藻（Codium fragile）的繁茂生长亦与表面附着的固氮菌的固氮有关；据计算松藻固定的碳只有小部分给固氮菌，便能以高达4.2μg N/g（干重）·h的速度固氮。

在大西洋海岸和港湾经常生长着某些被子植物扎根于沉积物中，其中有赖特氏二药藻（Dip lanthera w rightii）、泰来藻（Thalassia testudinium）和大叶藻（Zosteramarina）。它们根际周围有很多异养固氮菌，其固氮率可与豆科植物相比。在美国佐治亚州的一个盐土沼泽发现了蓝藻与平滑网茅（Spartina alternif lora）联合的固氮作用，固氮率为200～500kg/（hm²·年）。