中国海洋大学在海洋沉积物氮循环研究中取得新进展

 近日，中国海洋大学海洋地球科学学院王厚杰教授团队成员孙学诗副教授在Nature Communications（《自然-通讯》）期刊发表了题为“Global patterns and drivers of nitrogen isotope signal in modern marine sediments”（现代海洋沉积物中氮同位素信号的全球模式与驱动因素）的最新研究成果，系统解析了现代海洋沉积物中氮同位素的时空演变特征，并指出在百年尺度上人类活动与气候变化正以前所未有的强度重塑海洋氮循环格局。

氮是维持海洋生命活动的关键营养元素，氮的生物地球化学过程如固氮、同化、硝化及损失等调控海洋表层初级生产力，进而影响全球海洋碳循环与气候系统。海洋沉积物中记录的氮稳定同位素（δ¹⁵N）承载重要生物地球化学信息，并随颗粒物和有机碳沉降得以长期保存，为追溯过去的海洋氮循环及环境变化提供独特视角。然而，由于海洋观测覆盖不足及沉积物中氮同位素分布的时空异质性，我们对百年尺度上海洋氮循环的分布特征、演变趋势及驱动机制仍缺乏系统性认识。

本研究系统整合了全球海洋表层沉积物及近百年沉积岩心的δ¹⁵N数据，并结合初级生产力、陆源输入及沉积环境等因子，重建过去百年海洋氮循环的演变及驱动机制。研究发现，海洋沉积物δ¹⁵N呈现显著纬向分异和区域异质性，全球尺度上δ¹⁵N变化主要反映海洋生态系统中氮的生物利用及有机氮生产。多数岩心中的δ¹⁵N持续升高，这与河流氮输入增强、初级生产力提升及反硝化作用加强相关；但在受陆源输入影响显著的河口及近海区域，沉积氮库的变化更多地受河流携带的低δ¹⁵N惰性有机碳控制，可能掩盖了海洋中氮生物利用的真实信号。

图1 全球海洋沉积物中δ¹⁵N的空间分布及其与关键环境因子的关系

图2 百年时间尺度上海洋沉积物中δ¹⁵N的演变趋势

中国海洋大学为该研究成果的独立完成单位。学校“青年英才工程”第三层次孙学诗副教授为论文第一作者兼通讯作者，合作作者包括范德江教授、胡利民教授及王厚杰教授。研究工作得到国家自然科学基金及山东省自然科学基金的资助支持。

文：孙学诗

文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-66439-8