随着以变暖为主要特征的全球气候变化的加剧,海洋在吸收大气CO2以及调节地球气候系统的作用越来越成为人们关注和研究的热点。海洋生物泵是海洋吸收大气CO2的一个重要机制。海洋净群落生产力以及浮游生物类群速率是定量生物泵潜力的重要指标。本论文研究采用了生物地球化学剖面浮标观测、甲板培养、遥感反演和数值模型等多种综合技术手段,对南海和邻近西太平洋海区的净群落生产力的时空分布以及调控机制进行了较为深入的研究,取得了如下主要创新性结果:（1）利用生物地球化学剖面浮标连续测量的溶解氧数据,结合氧气物质通量模型,首次对南海海盆高时间分辨率、全年尺度的净群落生产力进行了估算。结果显示净群落生产力呈现典型的季风驱动的季节变化:在东北季风盛行的季节月累计净群落生产力（0.29 mol C m-2）高于西南季风盛行的季节（0.17 mol C m-2）。大部分的异养状态（即净群落生产力<0）出现在西南季风盛行的夏季。我们发现净群落生产力和表层叶绿素a以及海表面风速存在着显著的正相关关系。全年尺度（2014年7月-2015年7月）累积净群落生产力为2.7mol C m-2 a-1,其估算误差为1 mol C m-2 a-1。将我们现场观测的结果和净群落生产力遥感算法的预测值相比较,发现在南海基于CbPM的净群落生产力的遥感算法在量值上更加接近实测值。尽管基于VGPM的净群落生产力的遥感算法低估了实测值,但其却更好地捕捉到了净群落生产力的季节变化。生物地球化学剖面浮标这种新型的观测方式,弥补了传统的观测手段在时间和空间覆盖的不足,提升了我们对南海净群落生产力和碳循环的认识。（2）利用2016年5-6月黑潮显著入侵南海期间的现场航次,研究了自养和异养浮游生物类群的代谢速率,较为全面地阐明了黑潮入侵对南海北部净群落生产力以及相关生物地球化学过程的影响。我们首先利用等密度面双端源混合模型,定量计算了南海北部黑潮水入侵的比例（RK）。观测结果显示,浮游生物代谢速率对黑潮和南海水混合过程呈现单峰状的响应,即存在一个“最佳的黑潮和南海水的混合比例”。在这个比例区域,浮游生物的代谢速率达到最大值,偏移这个“最佳混合比例”,代谢速率单调递减。异养细菌的丰度、生产力和生长效率的最大值出现在RK约60%的区域,总初级生产力和硝酸盐的浓度的峰值稍微滞后于异养细菌的变化,出现在RK约50%的区域。细菌呼吸和群落呼吸对黑潮入侵的过程没有显著的响应。我们定量地计算了在RK=50%处硝酸盐浓度的增量,发现和细菌矿化分解有机物释放的无机盐增量相当。基于以上的观测,我们提出了黑潮入侵对南海浮游生物代谢速率和净群落生产力的可能影响机制:富含有机物的黑潮水入侵南海,刺激了南海异养细菌的代谢活性。在细菌的作用下,这部分黑潮带来的溶解有机物被矿化成无机盐,导致水体中的无机营养盐增加,刺激了南海北部的总初级生产力和净群落生产力提高,增强了生物泵潜力。这种通过侧向流输送的有机物,经过细菌转换分解成新的无机氮源,成为支持输出生产力的新“引擎”。发现和理解这种独特的机制,拓展了我们对寡营养海区输出生产力支持机制的认识。（3）采用甲板培养技术,测定了太平洋西边界流区域的净群落生产力以及影响其变化的浮游生物的代谢速率,并通过几种方法之间的交叉比较,提高了我们对黑白瓶方法学以及寡营养海区代谢平衡状态的认识。现场黑白瓶甲板培养的结果显示,真光层水柱积分的总初级生产力的高值主要出现在2-8°N区域以及吕宋海峡西侧,其空间变化规律和营养盐的可利用性以及叶绿素a的变化相关。群落呼吸和细菌生产力在空间分布上较为均匀。在大部分的采样区域,黑白瓶培养结果显示群落呼吸超过了总初级生产力,净群落生产力小于0,为异养主导状态。全球生物地球化学模型则预测该区域为自养主导的状态。进一步比较发现,基于黑白瓶测定的总初级生产力和生物地球化学模型在该区域预测的总初级生产力无显著差异,但黑白瓶法测定的群落呼吸却显著高于模型的输出结果。我们利用同航次测定的细菌生产力和初级生产力,结合文献报道的浮游生物类群的生长效率,经验性对该区域的群落呼吸进行估算。结果显示,经验性估算的群落呼吸也显著低于黑白瓶测定的呼吸结果,但却和生物地球化模型群落呼吸的输出结果非常吻合。通过三种方法之间的比较,表明黑白瓶法测定的异养信号可能是由于该方法系统性地高估了群落呼吸。（4）构建了两种机理化的基于现场单次溶解氧测定记录来反演净群落生产力的算法,其预测效果和之前发表的全球尺度的净群落生产力和输出生产力算法的预测程度相接近。算法通过模拟物理过程造成的水体溶解氧过饱和度的变化（ΔO2[物理]）,然后从实测的总溶解氧过饱和度中分离得到由于生物活动造成的溶解氧过饱和度,实现了基于现场单次溶解氧的测定记录来反演净群落生产力。第一种算法采用了全球海洋环流模型预测的Ar气的过饱和度来代表ΔO2[物理]。第二种算法利用卫星遥感获得采样前期的物理参数的历史变化（如温度、风速、海平面压强等）来驱动海-气交换模型,推导得到ΔO2[物理]。我们收集了全球尺度六个同步测定O2/Ar比值和O2浓度的航次来评估我们算法的预测性。对比现场观测和算法模拟的净群落生产力,第一个算法的r2为0.44,均方根误差为11 mmol O2 m-2d-1;第二个算法的r2为0.64,均方根误差为5.2 mmol O2 m-2 d-1。相比于第一个算法,第二个算法较好地捕捉到了实测的ΔO2[物理]的空间变化,特别是有效地反演了ΔO2[物理]高值。在ΔO2[物理]大于3%的情况下,第二个算法对净群落生产力预测的误差（7.2 mmol O2 m-2 d-1）低于第一个算法（11 mmol O2 m-2 d-1）。在今后的研究中,我们希望进一步优化算法后,结合溶解氧的历史观测数据库,来重建大区域尺度以及年代际的净群落生产力,更加精确地分析长时间的生物泵变化规律以及其对气候变化的响应。