海洋中主要由微生物完成的固氮，将氮气固定为铵、并进一步合成氨基酸。从外界输入全球海洋的生物可利用氮，固氮大约占了一半。由于现代海洋大部分海域缺乏氮营养盐，固氮支持了很大一部分海洋初级生产力，并成为了海洋碳氮循环和海洋碳输出的主要决定因素之一。在本研究中，我们通过收集历史数据，探索了海洋固氮在全球海洋尺度上的一些上行和下行控制因素。第一，过去对海洋固氮的研究集中于自养蓝藻；近来研究显示，异养的非蓝细菌固氮微生物（NCD），可能也是海洋固氮的重要贡献者。我们主要采用广义加性模型（GAM）进行分析，发现NCD与传统认识的自养固氮藻适应的环境有较大差别，更适应于高生产力、高营养盐、低铁和中尺度气旋涡的环境，暗示着海洋自养和异养固氮在生态位上的分离。该研究拓展了对海洋固氮控制因子和固氮生物地理分布的科学认知。第二，我们通过分析固氮藻生物量对固氮速率的对数回归关系，来研究海洋主要固氮藻类群所受的下行控制。若回归斜率接近1，则认为增加的固氮速率等比例的转换为固氮藻生物量、固氮藻只受到环境资源的上行控制；较低的回归斜率则暗示固氮藻收到一定程度的捕食下行控制。我们的结果显示，束毛藻受到稳定的捕食下行控制，但是弱于其受到的上行控制；单细胞固氮蓝藻受到的捕食压力有较大的时空变化。对固氮藻-硅藻共生体（DDA）的数据分析得到的回归系数高于理论最大值1，说明此框架对分析DDA不适合，并暗示固氮可能并不是其主要的氮源。上行和下行控制的分析和比较，有利于我们进一步认识固氮在海洋中的时空分布、并预测其未来的变化。

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