新研究揭示了地质背景对全球河流氮循环的影响

近日，香港科技大学(广州)教授刘易团队首次揭示了碳酸盐岩风化的作用机制，通过调节和溶解无机碳来增强河流氮的同化和吸收。这一发现不仅加深了对河流碳氮莲藕循环和其他生物地球化学过程控制功能的地质背景认识，也为全球河流生态治理和碳中和目标提供了新的视角。相关成果发表在《自然地球科学》上。

在过去的研究中，第一次发现溶解无机碳的限制作用，科学界普遍认为氮在河流生态系统中(N)和磷(P)供应是限制氮同化吸收的重要因素。香港科技大学(广州)博士生祁虹凯(论文第一作者)表示，碳酸盐岩与硅酸盐岩的风化差异，本质上是碳氮藕合循环和其他生物地球化学过程的地质背景对河流产生了深远的影响。这种机制在全球范围内很常见，但长期以来一直被忽视。

通过对珠江流域和印度尼西亚的野外观测和培养试验以及全球数据分析，研究小组首次验证了无机碳溶解在氮同化过程中的核心作用。研究表明，在相同的太阳辐射和温度条件下，碳酸盐风化形成的高浓度溶解无机碳可以提高河流系统的营养盐吸收效率，提高浮游植物的生产效率。这一发现突破了传统“N-“P限定理论”被揭露，N-P-C限制河流碳氮藕合循环的新机制。

“这一发现揭示了地质背景对河流生物地球化学循环的‘先天塑造’作用，强调了河流生物地球化学循环对地质背景的生态响应机制。”论文通讯作者刘易表示，通过缓冲水质碳平衡和提高光合作用效率，碳酸盐岩风化释放的溶解无机碳显著提高了河流氮的同化能力——这是一种以前所有模型都没有考虑过的机制。