新研究揭示地質背景影響全球河流氮循環

近日，香港科技大學（廣州）教授劉易團隊首次揭示了碳酸鹽巖風化通過調控溶解無機碳增強河流氮同化吸收的作用機制。這一發現不僅加深了地質背景對河流碳氮耦合循環和其他生物地球化學過程的控制作用的理解，更為全球河流生態治理和碳中和目標提供了全新視角。相關成果發表于《自然-地球科學》。

珠江流域地質背景與溶解無機碳濃度空間分布圖。研究團隊供圖

溶解無機碳限制作用的首次發現在過去的研究中，科學界普遍認為河流生態系統中氮（N）和磷（P）的供應是限制氮同化吸收的關鍵因素。論文第一作者、香港科技大學（廣州）博士生祁虹凱表示，碳酸鹽巖與硅酸鹽巖的風化差異，本質上是地質背景深刻影響著河流的碳氮耦合循環和其他生物地球化學過程，這一機制在全球尺度上普遍存在，卻長期被忽視。

研究團隊通過對珠江流域和印度尼西亞的野外觀測和培養實驗以及全球數據分析，首次證實了溶解無機碳在氮同化過程中的核心作用。研究顯示，在同等太陽輻射和溫度條件下，全球高碳酸鹽巖區域河流中，由碳酸鹽風化作用形成的高濃度溶解無機碳可使河流系統的營養鹽吸收效率和浮游植物生產效率較低碳酸鹽巖區域提升。該發現突破了傳統“N-P限制理論”，揭示了“N-P-C”限制河流碳氮耦合循環的全新機制。

地質背景影響氮同化吸收過程機制概念圖。研究團隊供圖

“該發現揭示了地質背景對河流生物地球化學循環的‘先天塑造’作用，強調了河流生物地球化學循環對地質背景的生態響應機制。”論文通訊作者劉易表示，碳酸鹽巖風化釋放的溶解無機碳，通過緩沖水體碳平衡、增強光合作用效率，顯著提升了河流氮的同化能力——這是此前所有模型都未考慮的機制。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41561-025-01680-w