氮是组成生命的重要元素。生物可利用氮限制了大部分海区的表层海洋生物生产力，成为调节全球气候的一个重要因子。几乎所有氮形态的转变，都有生物过程参与其中，显著影响着其他元素的循环过程，特别是碳和磷等，因此，氮循环在生物地球化学循环中扮演着重要的作用。此外，自工业革命以来人为活动对氮循环的影响日益加剧，至今人为活动向大洋排放的氮通量与生物固氮作用相当，因而受人为活动影响的氮循环过程也成为全球研究的热点。　　边缘海作为连接大陆和大洋的媒介，受人为活动的影响相对开阔大洋更为强烈，是氮循环过程比较活跃的区域。中国南海作为世界最大的边缘海之一，其氮循环研究受到广泛的关注，但针对许多过程机制的研究还存在不足。本论文以南海作为主要研究区域，以硝酸盐(NO3-)及其氮氧稳定同位素为主要手段，对于南海全水柱的硝氮同位素进行分析，开展(1)南海外源氮输入通量的评估;(2)构建分馏模型计算NO3-吸收过程的同位素分馏大小及其影响因素;(3)并以NO3-及其氮氧稳定同位素结合温度盐度保守参数，探讨南海与太平洋之间的水团交换。　　大气氮沉降速率与河流输入受到人为影响，从十八世纪中叶以来显著增大，特别是边缘海地区。大气氮沉降、河流输入与生物固氮是上层海洋外源氮的主要来源，且同位素显著偏轻，异于海洋深层氮储库。本研究尝试应用南海次表层氮储库的氮同位素漂移量，通过南海三个不同区域（陆架，海盆，吕宋海峡西南）高分辨率采样分析结合SEATS站不同年份三个季度的数据，反演外源氮对于南海次表层氮储库的贡献。发现南海北部δ15NNO3季节性变化较小，NO3-的δ15NNO3从深层往次表层逐渐减小，可能归因于外源较轻同位素氮源添加与矿化，假设南海北部的氮通量处于平衡状态，那么通过模型估算得到的外源活性氮输入通量约为31.9-199.6 mmol N m-2year-1，等同于年均新生产力比例的1.2-25.0％。但是对于南海不同海盆的区域差异以及季节性和年纪尺度的时空变异研究还不够深入，通量和所支持的生产力数据还需要通过实际的采样观测和野外培养实验进一步佐证。　　通过对南海北部三个站位高分辨率层位采样分析，我们均观察到NO3-的δ18ONO3-δ15NNO3从次表层往上均逐渐增大，显示真光层内部浮游植物吸收NO3的过程。并观察到浮游植物吸收NO3-过程中δ18ONO3∶δ15NNO3的相对改变略大于1，可能是存在硝化作用的影响，但真光层内部的NO3-循环过程仍然以浮游植物吸收占主导。运用不同条件下瑞利分馏模型对南海北部站位拟合的结果得到浮游植物的分馏系数约为2.5-3.1‰。并对浮游植物吸收NO3-的分馏系数进行评估，认为黑潮水通过吕宋海峡入侵南海对分馏系数能够产生一定影响。　　NO3-是海洋中最大的固定氮储库，其虽为不保守参数，但是在中深层水生地化速率相对较小的条件下，可以被用来追溯水团流动和水体交换。本研究通过对南海和菲律宾海大量站位的调查，结合大洋环流及运用端元混合模型，探究南海和太平洋之间的水体交换。　　南海的中层水的上部(σθ密度在26.5-26.8之间)和下部（密度在26.8-27.2之间）通过吕宋海峡与菲律宾海进行水体交换。而菲律宾海中层水的上部主要源自于北太平洋中层水和北赤道流中层水两者的混合，并受到菲律宾海的次表层水体垂向混合的影响。南海中层水的上部，其不仅仅来自于菲律宾海中层水的上部通过吕宋海峡对南海的入侵，还因为南海内部强烈的涌升和垂向混合作用，使得其还受到次表层水和深层水两者的共同作用。　　菲律宾海中层水的下部不仅由北太平洋中层水和北赤道流中层水两者在菲律宾海的保守混合得到，还受到南海中层水的下部外流进入菲律宾海的影响。而这个密度范围的南海中层水的下部似乎主要源自于深层水的涌升和南海中层水的上部在垂向上的混合。但是这个密度范围吕宋海峡的经度断面上的水体交换北部以东向流出为主，而南部以西向入侵为主，因此我们认为菲律宾海中层水的下部依然是南海的一个重要水团来源。南海的深层水则主要来自于菲律宾海的深层水在1500m左右至吕宋底海峡底部这个深度范围对南海的入侵，而菲律宾海的深层水相对于同等深度的南海水密度较大，入侵后翻越吕宋海峡开始下沉，使得南海海盆的深层水体性质相对均匀。本研究数据填补了西北太平洋NO3-同位素数据空白，能够为建立全球海洋氮循环模型提供支撑。　　综上所述，本研究发现(1)南海次表层氮储库显著受到外源氮的影响;(2)浮游植物的分馏系数约为2.5-3.1‰，相对于其他海域偏低，可能与藻种或是黑潮水侧向输入有关;(3)通过NO3-氮氧稳定同位素分析南海水团交换得到的结果显示，南海内部的NO3-性质的分布受控于南海环流和垂向水体交换，以及与太平洋水体的交换，从化学示踪剂的角度，佐证了吕宋海峡的“三明治”结构模型。