新研究揭示地质背景影响全球河流氮循环

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通过调控溶解无机碳增强河流氮同化吸收的作用机制。这一发现不仅加深了地质背景对河流碳氮耦合循环和其他生物地球化学过程的控制作用的理解，更为全球河流生态治理和碳中和目标提供了全新视角。相关成果发表于《自然-地球科学》。

珠江流域地质背景与溶解无机碳浓度空间分布图。研究团队供图

溶解无机碳限制作用的首次发现在过去的研究中，科学界普遍认为河流生态系统中氮（N）和磷（P）的供应是限制氮同化吸收的关键因素。论文第一作者、香港科技大学（广州）博士生祁虹凯表示，碳酸盐岩与硅酸盐岩的风化差异，本质上是地质背景深刻影响着河流的碳氮耦合循环和其他生物地球化学过程，这一机制在全球尺度上普遍存在，却长期被忽视。

研究团队通过对珠江流域和印度尼西亚的野外观测和培养实验以及全球数据分析，首次证实了溶解无机碳在氮同化过程中的核心作用。研究显示，在同等太阳辐射和温度条件下，全球高碳酸盐岩区域河流中，由碳酸盐风化作用形成的高浓度溶解无机碳可使河流系统的营养盐吸收效率和浮游植物生产效率较低碳酸盐岩区域提升。该发现突破了传统“N-P限制理论”，揭示了“N-P-C”限制河流碳氮耦合循环的全新机制。

地质背景影响氮同化吸收过程机制概念图。研究团队供图

“该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，碳酸盐岩风化释放的溶解无机碳，通过缓冲水体碳平衡、增强光合作用效率，显著提升了河流氮的同化能力——这是此前所有模型都未考虑的机制。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41561-025-01680-w