【化工】基于matlab计算磷酸盐和铁胁迫控制的表层海洋中溶解有机磷浓度

最新推荐文章于 2025-12-03 10:07:27 发布

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🔥 内容介绍

一、核心影响机制：磷 - 铁胁迫如何调控 DOP 浓度

表层海洋中 DOP 的浓度由 “生成” 与 “消耗” 的动态平衡决定，磷酸盐（PO₄³⁻）和铁（Fe）胁迫通过改变浮游生物（生产者、分解者）的代谢活动，直接影响这两个过程：

磷酸盐胁迫（PO₄³⁻不足）：

生成端：浮游植物（如硅藻、甲藻）因磷限制无法合成足够核酸、ATP 等无机磷（DIP）依赖型物质，会代偿性分泌更多 DOP（如磷酸酯、磷脂），同时死亡后残体降解缓慢（磷限制抑制分解者活性），导致 DOP 累积；

消耗端：异养细菌（分解者）因 DIP 不足，会增强磷酸酶活性以水解 DOP 获取磷，但磷酸酶合成受磷胁迫抑制，整体 DOP 消耗速率下降。

铁胁迫（Fe 不足）：

生成端：铁是浮游植物光合电子传递链（如细胞色素 f）和氮固定酶的关键元素，铁胁迫会抑制浮游植物生长与碳固定，导致残体生成量减少，DOP 的 “生物源输入” 降低；

消耗端：铁同样参与细菌的呼吸链酶系，铁胁迫会抑制异养细菌对 DOP 的水解与矿化（如磷酸酶活性下降 30%-50%），导致 DOP 消耗速率显著下降。

协同胁迫效应：

磷 - 铁共同胁迫下，DOP 浓度主要受 “消耗端抑制” 主导 —— 细菌对 DOP 的分解能力因双胁迫大幅减弱，即使浮游植物 DOP 生成量略有下降，整体仍表现为 DOP 浓度升高（较单一胁迫更显著）。

⛳️ 运行结果

📣 部分代码

clear all;

% read data

data = readtable('data.csv');

% define 7 sections/cruises

section = {'Eastern North Pacific' 'Eastern South Pacific' 'Gulf of Mexico' 'South Atlantic' 'Western North Pacific' 'Western South Pacific' 'North Atlantic'}'

% define a diverging colorblind safe palette. https://colorbrewer2.org/#type=diverging&scheme=RdYlBu&n=7

colorstring =[ 215/255 48/255 39/255

252/255 141/255 89/255

254/255 224/255 144/255

255/255 255/255 191/255

224/255 243/255 248/255

145/255 191/255 219/255

69/255 117/255 180/255

]

%% perform type II regression on P star vs upper 50 m DOP stock

[c,bintr,bintjm,p] = gmregress(data.PStar, data.upper50mDOPstock)

b = c(1) % intercept

m = c(2) % slope

n = c(4) % sample size

%% calculate 95% confidence interval

%Find SSE and MSE

sse = nansum((data.upper50mDOPstock - (data.PStar*m+b)).^2);

mse = sse / (n - 2);

se = sqrt(mse) * sqrt(1 / n + (data.PStar - nanmean(data.PStar)).^2 / nansum((data.PStar - nanmean(data.PStar)).^2))

upper = data.PStar*m+b+1.97*se;

lower = data.PStar*m+b-1.97*se;

bond = [data.PStar,upper,lower];

bond = sort(bond,1);

%% make figure 1a

hold on

for i = 1:length(section)

plot(data(strcmp(data.region, section(i)),:).PStar,data(strcmp(data.region, section(i)),:).upper50mDOPstock,'o','color',colorstring(i,:),'MarkerFaceColor', colorstring(i,:),'MarkerSize',9,'MarkerEdgeColor','k','LineWidth',0.25)

end