海洋生物固氮可以通过贡献新氮支持初级生产力而在全球氮碳循环中起着重要作用。尽管逐渐认识到固氮在全球生物地球化学循环中的作用，但人们对影响海洋生物固氮的因素仍然知之甚少。　　本文首先研究了南海北部海区固氮蓝藻的丰度和固氮速率。利用同位素示踪技术和分子生物学方法实测了南海北部生物固氮速率、初级生产力和固氮生物丰度。结果表明春季南海北部固氮蓝藻以束毛藻（Trichodesmium spp.）、单细胞固氮蓝藻A和B类群为主，固氮对初级生产力需求氮贡献值可达1.3％-14.2％，表明南海北部生物固氮在支持初级生产力方面起着重要作用。为后续研究铝(Al)对固氮的影响提供了研究基础。　　Al是地壳中丰度最高的金属元素，和铁一样，大气沉降是上层海洋Al的最主要来源，其含量被用来衡量区域大气沉降的大小。目前，大气沉降输入的磷铁等元素对海洋生物固氮影响的研究较多，但关于Al对海洋生物固氮影响的报道却很少。本文分别在野外和室内进行Al添加实验，研究Al对生物固氮的影响。　　野外观测表明，南海西部溶解态Al的浓度估计值为61-421nM（活性Al浓度为58-337nM），高于大洋中Al的浓度。基于对南海本底Al浓度的调查，分两个航次在南海进行五个站位的野外培养实验，利用同位素示踪法检测群落固氮速率，同时利用分子生物学方法分别对束毛藻和单细胞固氮蓝藻A类群的固氮基因nifH拷贝数和表达量进行定量。结果表明，在寡营养盐站位，低浓度Al（0.2μM和2μM）处理组群落总固氮速率增加。培养初期，低浓度Al刺激了两种固氮蓝藻增长，对固氮表现出抑制作用或者无影响;培养后期，低浓度Al刺激两种固氮蓝藻增长和固氮。推测Al可能通过影响固氮生物对磷铁等营养盐的吸收进而影响其生长和固氮作用。　　为探明Al对生物固氮影响的机理，在室内以模式种单细胞固氮蓝藻Crocosphaera watsonii为材料，利用流式细胞技术、同位素示踪技术和分子生物学技术，研究Al对固氮蓝藻生长和固氮等生理指标的影响。数据表明:在磷充足条件下，Al处理组C.watsonii生长速率、固氮速率和光合作用受到抑制，细胞形态发生改变、细胞内碳氮磷元素含量降低，高亲磷结合基因pstS表达量增加;在磷缺乏情况下，Al处理后其生长速率、固氮速率和光合作用增加，细胞内碳氮磷元素含量增加，pstS表达量降低。表明Al可能通过影响C.watsonii对磷的吸收利用进而影响其生长和固氮。