本论文分别于2015年7月和2016年1月,乘“创新号”在胶州湾采集无扰动沉积柱和同站位底层海水,采用实验室培养法在原位的温度和溶氧条件下测定了胶州湾沉积物-海水界面硝酸盐（NO₃-N）、亚硝酸盐（NO₂-N）、铵盐（NH₄-N）、磷酸盐（PO₄-P）和硅酸盐（SiO₃-Si）的交换速率。在此基础上,进一步估算了夏、冬两季溶解无机营养盐在胶州湾沉积物-海水界面的交换通量及其对初级生产力的贡献,并探讨了相关环境因子对界面营养盐交换的影响。所得主要结果如下:1、胶州湾沉积物-海水界面SiO₃-Si均表现为从沉积物向水体迁移,而DIN和PO₄-P在不同季节的迁移方向并不一致,夏季胶州湾沉积物主要表现为水体DIN的源,冬季则整体表现为DIN和PO₄-P的汇。基于估算的胶州湾沉积物-海水界面营养盐的交换通量结果,夏季沉积物释放的N、P可提供维持初级生产力所需N、P的39.3%和14.1%,夏、冬季胶州湾沉积物释放的Si分别可提供维持初级生产力所需Si的15.6%和25.8%。胶州湾多数站位沉积物-海水界面无机氮主要以NO₃-N和NH₄-N的形式进行交换。在夏季,胶州湾多数站位沉积物表现为水体NO₃-N的源,冬季则表现为汇,交换速率为-714¹ 560μmol/（m2·d）。NO₂-N在胶州湾沉积物-海水界面的交换速率普遍较低,夏季沉积物多表现为水体NO₂-N的源,冬季则表现为水体NO₂-N汇,交换速率为-117⁹41μmol/（m2·d）。夏季胶州湾沉积物表现为NH₄-N的源,而在冬季多数站位沉积物表现为水体NH₄-N的汇,交换速率在-1 334²6064μmol/（m2·d）范围内。夏季沉积物-海水界面PO₄-P的迁移方向并不一致,而冬季沉积物则表现为水体PO₄-P的汇,界面PO₄-P的交换速率为-128⁸61μmol/（m2·d）。夏、冬季胶州湾沉积物均表现为水体SiO₃-Si的源,交换速率为43⁴ 889μmol/（m2·d）。夏季胶州湾沉积物海水界面间NO₃-N、NO₂-N和NH₄-N的交换通量分别为2.35×108、6.35×107、1.34×109 mmol·d-1,能提供维持初级生产力所需N的39.3%,PO₄-P的交换通量为3.69×107 mmol·d-1,能提供维持初级生产力所需P的14.1%。而冬季沉积物则表现为水体NO₃-n、NO₂-n、NH₄n和PO₄-p的汇,其交换通量分别为-6.39×107、-1.49×107、-1.33×108、和-2.20×107mmol·d-1。夏、冬季胶州湾SiO₃-si的交换通量分别为6.50×108和1.32×108mmol·d-1,分别提供维持初级生产力所需si的15.6%和25.8%。2、夏季胶州湾沉积物中有机质的矿化作用剧烈,对沉积物中各种营养盐的交换均有较为显著的影响。同时,夏季NH₄n的交换还受底栖藻类的同化作用和吸附-解吸过程调控,而SiO₃-si的交换受到溶解和扩散过程调控。冬季沉积物中有机质的矿化作用较弱,底栖藻类的同化作用和扩散过程对沉积物-海水界面NO₃-n、PO₄-p和SiO₃-si的交换影响显著。另外,PO₄-p的交换还受有机质的吸附-解吸作用调控,而SiO₃-si的交换也受粘土矿物中硅的溶解过程调控。与夏季相似,矿化和吸附-解吸作用依旧是调控冬季胶州湾沉积物-海水界面NH₄n交换的主要过程。夏季胶州湾沉积物-海水界面NO₃-n的交换速率仅与表层沉积物的含水率、底层NO₃-n浓度和间隙水中NO₃-n浓度相关,而NO₂-n和NH₄-n的交换速率与底质参数、底层水体和间隙水体中对应营养盐的浓度均无显著相关,由主成分回归分析可知,影响夏季NO₃-n、NO₂-n和NH₄n交换的主要环境因子是表层沉积物的chla、toc、tn、含水率和底层无机氮浓度。由主要影响因子与营养盐交换速率的关系可推知沉积物中有机质的矿化作用和扩散可能是调控NO₃-n交换的主要过程。沉积物中有机质的矿化、底栖藻类的同化作用、沉积物的吸附-解吸和扩散可能是调控夏季胶州湾沉积物-海水界面NH₄n交换的主要过程。NO₂-n交换与界面NH₄n交换对环境因子变化的响应较为一致,因此NO₂-n的交换可能主要受硝化作用调控。PO₄-p的交换速率仅与表层沉积物的toc和c/n相关,而影响其交换的主要环境因子是表层沉积物的chla、toc和tp,有机质的矿化作用可能是影响夏季胶州湾沉积物-海水界面PO₄-p交换的主要过程。夏季胶州湾沉积物-海水界面SiO₃-si的交换速率与间隙水中SiO₃-si浓度、底层SiO₃-si浓度差、表层沉积物的toc、chla、bsi和含水率相关,表层沉积物的chla、toc、bsi、含水率和间隙水中SiO₃-si浓度是主要影响因子,溶解和扩散过程可能是调控夏季SiO₃-si交换的主要过程,而有机质的矿化能通过改变沉积物性质促进夏季底层SiO₃-Si的交换。冬季沉积物-海水界面NO₃-N的交换与底质参数、底层水体和间隙水体中NO₃-N浓度均无显著相关,主要影响因子是表层沉积物中的Chl a含量和间隙水中DIN浓度,沉积物-海水界面NO₃-N的交换受底栖藻类的同化作用和扩散共同调控。NO₂-N和NH₄-N的交换速率仅与表层沉积物中Chl a呈一定正相关,表层沉积物的Chl a、粘土含量和D50是影响NH₄-N交换的主要环境因子,底层NH₄-N的交换可能主要受海洋内源自生有机质的降解作用和吸附-解吸过程调控。与夏季一样,冬季胶州湾沉积物-海水界面NO₂-N交换与界面NH₄-N交换对环境因子变化的响应较为一致,因此NO₂-N的交换可能受硝化作用调控。PO₄-P的交换速率仅与表层TOC相关,主要影响因子有表层沉积物中的Chl a、TOC、含水率、底层PO₄-P浓度和间隙水PO₄-P浓度,有机质对PO₄-P的吸附-解吸作用、底栖生物的同化作用和扩散可能是调控冬季底层PO₄-P交换的主要过程。SiO₃-Si的交换与间隙水中SiO₃-Si浓度和表层沉积物中BSi含量相关,主要影响因子是表层沉积物中的Chl a含量和间隙水中SiO₃-Si浓度,主要受底栖藻类的同化作用、溶解和扩散过程调控。