基于氮质量平衡模型的罗德岛州纳拉甘西特湾生产力区可视化
概要
在这里，我们的目标是基于氮质量平衡模型可视化罗德岛州纳拉甘西特湾的生物生产力分区。研究结果将为沿海地区的营养管理提供信息，以减少缺氧和富营养化。
Abstract
沿海地区的初级生产力与富营养化和缺氧有关，为生态系统功能提供了重要的理解。虽然初级生产力很大程度上取决于河流养分的投入，但估计沿海地区河流养分影响的程度是具有挑战性的。氮质量平衡模型是评估沿海海洋生产力的实用工具，可以了解数据观测之外的生物机制。本研究通过应用氮质量平衡模型，可视化了美国罗德岛州纳拉甘西特湾经常发生缺氧的生物生产区。海湾根据初级生产力分为三个区域 – 棕色、绿色和蓝色区域，这些区域由质量平衡模型结果定义。 棕色、绿色和蓝色区域代表高物理过程、高生物过程和低生物过程区域，具体取决于河流流量、营养浓度和混合速率。 这项研究的结果可以更好地为沿海海洋的营养管理提供信息，以应对缺氧和富营养化。
Introduction
初级生产力，即浮游植物产生的有机化合物，为生态系统食物网提供燃料，对于理解系统响应环境变化的功能非常重要1,2。河口初级生产力也与富营养化密切相关，富营养化被定义为生态系统中营养物质过多1，在沿海地区造成一些有害后果，例如浮游植物过度生长导致大量藻类大量繁殖和随后的缺氧 3,4。重要的是，河口的初级生产力高度依赖于河流养分负荷，特别是氮浓度，这是大多数温带海洋生态系统中典型的限制性养分5,6。然而，估计沿海地区河流氮的影响程度仍然具有挑战性。
为了估计河口初级生产力，氮（N）质量平衡模型是计算氮通量的有用工具2。氮质量平衡模型还提供了对数据观测之外的生物机制的理解，揭示了不同初级生产力区边缘的信息7。三个不同的区域 8，定义为棕色、绿色和蓝色区域，对于预测缺氧区域营养负荷的影响特别有用。棕色区域定义为河口最近的区域，代表高物理过程，绿色区域具有高生物生产力，蓝色区域代表低生物过程。每个区域的边界取决于河流流量、营养物浓度和混合速率8.
纳拉甘西特湾（NB）是美国罗德岛州的一个沿海温带河口，支持经济和生态服务和商品9,10,11，其中缺氧一直发生。这些缺氧事件定义为低溶解氧期（即每升氧气少于 2-3 毫克），在 7 月和 8 月尤为普遍，并且在这几个月中受到河流氮负荷的严重影响12.由于营养物质的人为排放，初级生产和缺氧增加13，了解氮输入NB对于管理和解决富营养化和缺氧等沿海问题至关重要。因此，在这项研究中，NB的初级生产率是使用历史观测到的营养数据，特别是溶解无机氮（DIN）从N质量平衡模型计算得出的。基于使用Redfield比率转换为碳单位的N-质量平衡模型的结果，确定了3个不同的初级生产力区，以可视化NB中河流对氮的影响程度。然后将模型重新创建为 3D 表示，以更好地可视化不同的区域。本研究产生的产品可以更好地为NB中的营养管理提供信息，以应对缺氧和富营养化。此外，这项研究的结果适用于其他沿海地区，以可视化河流运输对养分和初级生产力的影响。
Protocol
Representative Results
Discussion
本研究基于N-质量平衡模型，通过定义三个理论区域，估计了纳拉甘塞特湾（NB）河流输入对营养物质的影响程度。从历史上看，夏季期间，普罗维登斯河附近、格林威治湾西侧和霍普山湾附近出现了缺氧区18，在本研究中被定义为棕色区。此外，NB的分区与先前研究的结果相当19，该研究检查了NB的养分浓度和初级生产。两者都强调了减少营养努力的重要性。此?…
開示
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
这项研究得到了美国国家科学基金会（OIA-1655221，OCE-1655686）和罗德岛海洋基金（NA22-OAR4170123，RISG22-R/2223-95-5-U）的支持。我们还要感谢罗德岛设计学院开发 Vis-A-Thon 项目和这个可视化。
Materials
| Adobe Illustrator | Adobe | version 27.6.1 | https://www.adobe.com/products/illustrator.html |
| Ampersand Gessobord Uncradled 1/8" Profile 8" x 8" | Risdstore | 70731053088 | https://www.risdstore.com/ampersand-gessobord-8×8-flat-1-8-profile.html |
| Ocean Data View software | https://odv.awi.de/en/software/download/ | ||
| W-Series (Wide) Flexible LED Strip Light – Ultra Bright (18 LEDs/foot) | aspectLED | SKU AL-SL-W-U | https://www.aspectled.com/products/w-wide-5050-ultra-bright?gclid=CjwKCAjwm4ukBhAuEiwA0z QxkyqisRPqBcHvXEW8KcJE-bK0d2cvGtqlOxXWJI_ E2rd6DzttPR0FLRoCgfkQAvD_BwE |
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