近日，国际地学顶级期刊《Earth-Science Reviews》249卷在线发表了博彩导航
姜海波教授团队关于铁施肥调控海洋生物碳泵和全球气候的最新综述性论文“Complexities of regulating climate by promoting marine primary production with ocean iron fertilization”（通过海洋铁施肥促进初级生产力以调控气候变化的复杂性）。
海洋浮游植物在全球气候变化调节过程中发挥了重要角色，它们通过生物碳泵（Biological Carbon Pump）驱动海洋吸收了大量由于人类活动导致的CO2排放（图1）。在全球气候变化背景下，科学界一直在寻求有效的地球工程策略，通过人工调控海洋生物碳泵解决气候变暖的问题。全球有超过三分之一海域的初级生产力受到铁限制，向海洋施铁可以促进浮游植物的生长，进而增强海洋碳汇，最终调节大气CO2浓度，减缓气候变化，因此海洋铁施肥被认为是一种潜在的地球工程策略。然而，过去的海洋中尺度人工铁施肥实验中，无论对净初级生产量还是深海碳封存的促进效果都远低于预期。以往研究虽然总结了铁施肥实验的结果，但对于影响铁施肥调控气候变化的机制和关键因素尚未阐明。
图2. 全球碳元素循环的示意图及浮游植物在全球碳循环中的作用（碳通量单位：Gt C/年；POC：溶解有机碳；LDOC：活性溶解有机碳；RDOC：惰性溶解有机碳；DIC：溶解无机碳)。
姜海波教授研究团队近年来围绕海洋浮游植物与元素地球化学循环开展了大量研究，揭示了浮游植物的铁吸收利用策略、以及浮游植物驱动碳氮元素循环的调控机制（Jiang et al. ISME J 2015；Jiang et al. Nat Climate Change 2018; Liu et al. Environ Microbiol 2022; Yong et al. Appl Environ Microbiol 2023 ; Jiang et al. Glob Change Biol 2023）。在此基础上，姜海波教授与合作者结合浮游植物生理生态学的最新进展和海洋生物碳泵、微型生物碳泵（Microbial Carbon Pump）的最新科学理论，将海洋施铁肥调控气候变化分解为五个关键过程：①浮游植物对铁施肥的生理响应，②浮游植物对CO2吸收和有机碳固定，③有机碳迁移、转化与封存，④海气CO2交换与平衡，⑤大气CO2减少对地球气候变化的影响（图2）。进而对每个过程的关键调控机制和影响因素进行了深入剖析，得出导致人工施铁肥与预期不一致的原因，主要与铁的生物可利用性及其在海洋中的停留时间、浮游植物对铁限制和铁施肥的敏感性、构成微生物碳泵（MCP）中病毒和其他微生物的影响，以及非生物介导的碳循环等过程有关。
图2. 海洋初级生产力、海洋铁施肥与气候变化的关系示意图，以及海洋铁施肥实验实现调控气候变化的五个关键过程。所使用的缩写包括BCP(生物碳泵)、MCP(微型生物碳泵)、PSP(物理溶解度泵)、CCP(碳酸盐对抗泵)、RDOC(惰性溶解有机碳)和DIC(溶解无机碳)。
本综述指出尽管铁施肥实验中碳输出的效率未达到预期，但人工铁施肥仍是目前少数几个对从大气中去除二氧化碳具有正面作用的中尺度地球工程策略。这些新见解指出了海洋铁施肥提升初级生产力以调节气候变化的关键机制，加强了对海洋铁施肥及其诱导气候变化有效性的深入理解，有助于制定更为全面的应对气候变化的科学方案，服务联合国海洋科学促进可持续发展十年的目标，为未来可能开展的人工上升流、海洋施肥等方案提供科学指导。
本研究受到了国家自然科学基金基础科学中心项目（42188102）、国家重点研发计划（2023YFC2811800）、以及宁波市科技创新2025重大项目（2022Z189）、南方海洋科学与工程广东实验室（珠海）自主科研项目（SML2021SP204）等项目的资助。姜海波教授为本文第一作者，宁波大学为第一完成单位。主要合作者包括自然资源部第二海洋研究所王云涛研究员和马文涛研究员，南加州大学David Hutchins教授，上海交通大学张瑞峰研究员、冯媛媛副教授，香港科技大学何丁教授，厦门大学焦念志院士和柴扉教授、宁波大学孙伟伟教授等。
论文链接：//doi.org/10.1016/j.earscirev.2024.104675.
Jiang, H.B., Hutchins, D.A., Zhang, H.R., Feng, Y.Y., Zhang R.F., Sun, W.W., Ma, W., Bai, Y., Wells, M., He, D., Jiao, N., Wang, Y., Chai, F. (2023). Complexities of regulating climate by promoting marine primary production with ocean iron fertilization. Earth-Science Reviews, 249(2024)104675.
