内陆与沿海水域固氮作用的全球重要性及其气候效应

《SCIENCE》：Global importance of nitrogen fixation across inland and coastal waters

来自Fulweiler团队的研究揭示了长期被忽视的内陆与沿海水域固氮作用（Nitrogen fixation）的全球贡献。通过系统评估水体和沉积物的固氮速率，发现这些仅占地球表面积<10%的生态系统，年固氮量高达40（30-54）Tg，占陆地与海洋总固氮量的15%。该研究填补了水生系统氮循环的关键空白，对理解全球初级生产力和气候变化机制具有重要意义。

　　

生物固氮（Biological nitrogen fixation）——将惰性氮气（N₂
）转化为生物可利用氮的过程——长期以来在陆地与开阔海洋研究中占据焦点，而内陆及沿海水域的贡献却如同"隐形的氮工厂"被低估。最新研究通过多尺度分析揭开了这些水域的惊人潜力：从湍急河流到静谧沼泽，固氮速率跨越六个数量级，沉积物-水界面更是活跃的"氮转化热点"。尽管这些生态系统总面积不足全球表面积的十分之一，其年固氮量却高达40太克（teragrams），相当于陆地与海洋总固氮量的15%。尤为关键的是，内陆水体贡献超半数固氮量，这种"以小博大"的生态效率彻底改写了全球氮预算模型。研究还发现，水温波动和有机质输入如同"调控旋钮"，显著影响固氮微生物（diazotrophs）的活性。这些发现为解析水生系统碳-氮耦合机制提供了新视角，对预测气候变化下的生物地球化学循环具有深远意义。