国家自然科学基金重大项目“海洋荒漠生物泵固碳机理及增汇潜力”（Carbon Fixation and Export in the oligotrophic ocean，Carbon-FE, No. 41890800）2020年夏季西太平洋科考航次（KK2003）于2020年7月3日-8月22日成功实施。航次海上作业51天，航程近7000海里，同时也获得国际GEOTRACES（痕量元素和同位素海洋生物地球化学循环）计划认证，航次编号GPpr15。航次由厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室(MEL)组织实施，柳欣、陈蔚芳、黄勇明担任航次联合首席科学家，共有来自厦门大学、中国海洋大学和上海交通大学等项目参加单位的36位科学家参加航次。
图1. GPpr15/KK2003航次站位图
开放大洋中的副热带流涡区占据全球海洋超过30％的表面积，是典型的低生物量寡营养海域，通常被称为“海洋荒漠”。它的特点是表层水的营养物质耗竭和极低的生物量和生产力，因此，单位面积从表层向深水输出有机碳的贡献很小。最近基于夏威夷海洋时间序列站的研究显示，海洋荒漠生态系统的营养输入和生态系统响应比以往的认识更复杂，特别是由生物固氮驱动的生态系统固碳和输出功能的关键过程和控制机制仍不清晰。
本项目选择世界上最大的低营养地区之一的北太平洋副热带环流(NPSG)作为研究地点，以研究不同来源的营养物质(包括常量营养物质(N, P, Si)和微量营养物质(Fe))调节的固氮、光合固碳和输出等生物泵关键过程开展研究工作。针对项目目标，围绕关键科学问题，项目组设计KK2003航次，以西北太平洋10-33oN和118.5-155oE研究区的微量元素和同位素生物地球化学过程为研究对象，在真光层双层理论体系（营养盐匮乏层NDL和营养盐充足层NRL）下，共设置21个站点，包括5个重要站点、14个洁净站点和3个普通站点，在162个监测站进行了表面痕量金属的拖曳采样(测定Fe、Ni、Nd等元素的浓度和同位素组成)(图1)。
KK2003航次的主要目的如下：
确定常量和痕量营养元素的分布，追踪它们的来源，估计它们进入NPSG的通量；
生物N2固定的时空变异性及其在NDL的限制因素；
量化碳固定和相关的浮游生物群落结构；
NDL和NRL的输出生产力；
模拟NPSG中的生物泵过程和碳汇潜力。
在51天的航行中，分别使用常规CTD和痕量金属清洁CTD采集海水样本，并通过拖曳飞鱼取样系统采集近地表海水样本，用于TEIs、营养盐、色素和甲板培养，利用McLane原位泵的每个泵上安装SBE37IM CTD对9个站点(25-3500米深度范围内的89个样品)的微量金属颗粒上的微量金属浓度进行了原位泵采样。在这次航次中，我们还采集了气溶胶样品，用于测定TEIs。项目组将对采集的样品中的关键微量元素和同位素进行分析，包括其他一些元素和同位素，如REEs、234Th,210Pb-210Po、硅和钡同位素等。
在17个站点进行常规CTD采样，并对其他物理(盐度、电流、湍流等)、化学(DO、DIC、POC、宏观营养盐等)和生物(叶绿素a、色素、流式细胞和分子样品等)参数进行检测。湍流消散率、水文参数(T、S、浊度等)和气象参数在台站和/或航行中进行了测量。分析了各站浅水层的营养特征，包括纳米级磷酸盐和硝酸盐含量。此外，还进行了一系列的甲板培养实验，重点研究了生态系统功能与常量和痕量营养元素之间的相互作用。对浮游植物的初级生产、固氮、细菌生产和呼吸、浮游动物的捕食速率等进行了培养实验。此外，在NDL和NRL的3个重点站利用表面漂浮和3个沉积物捕获器进行了拉格朗日观测。
航次成功实施可以大大提高我们对寡营养海区生态系统生物地球化学关键过程的理解。项目组真诚地感谢嘉庚号的尹龙船长、船员和海上技术支持团队，感谢他们对所有船上作业的宝贵和成功的支持。衷心感谢厦门大学考察船作业中心办公室为此次航行提供的完美后勤保障。我们特别感谢周力平教授(北京大学)和整个国际GEOTRACES组织，感谢他们提供的科学建议和技术指导。
航次介绍转载自：http://carbon-fe.xmu.edu.cn/Cruise_info.asp?id=11
