“粉尘施肥”影响全球气候变化？中英瑞科学家揭开新发现

漂浮于大气中的粉尘也会改变气候？通过集成分析全球22条海洋岩芯粉尘记录，一个中英瑞三国联合科研团队昨天在《自然综述：地球与环境》发表最新发现——

新生代以来，全球主要海盆粉尘沉积通量呈阶梯式增长，其显著跃增期与北半球冰盖扩张及亚洲、北美、非洲等源区的干旱化进程同步。

团队据此认为，晚新生代以来，全球变冷驱动的大陆干旱化、冰盖扩张增强的物理侵蚀与风力输送作用，以及以青藏高原隆升为代表的大地形对水汽的阻隔效应，共同驱动了全球粉尘释放与海洋粉尘沉积通量的增加。

一年40亿吨粉尘对海洋“肥力”不等

“全球陆地每年释放的粉尘超过40亿吨。”文章第一作者兼共同通讯作者、中国科学院青藏高原研究所新生代环境团队研究员昝金波介绍，源自干旱、半干旱区的粉尘，携带铁、磷等海洋中难以获得的营养元素，通过大气环流远距离输送至海洋并沉降——粉尘由此成为连接陆地、大气与海洋的关键纽带。

这一过程对海洋浮游植物的“施肥效应”十分关键，不仅会有效提升海洋初级生产力，还通过强化“生物泵”效能，将大量二氧化碳从大气转移并封存于深海，进而深刻影响全球碳循环与气候变化。

然而，粉尘“产地”不同会影响“施肥效应”的强度与效率。昝金解释，该效应不仅取决于粉尘输送通量，更与其源区特性、理化性质、营养元素赋存形态及在输送过程中的演化密切相关。

“而后者正是目前研究所缺乏的。”昝金波说，当前研究多聚焦于粉尘的通量变化，而对“来源-演化-生物效应”这一完整链条，尤其是粉尘组成与海洋生物群落的相互作用机制，仍缺乏系统认知，这已成为制约粉尘气候效应准确评估的关键瓶颈。

揭开“粉尘施肥”影响全球性趋势

为此，由中国科学院青藏高原研究所新生代环境团队昝金波研究员与方小敏院士领衔，联合英国、瑞典及中国同行组成国际研究团队，系统综述了粉尘对全球碳循环与气候的影响。

通过系统梳理和规律揭示，科研团队评估了粉尘对海洋生态系统的潜在影响，并在此基础上明晰了粉尘循环在全球生物地球化学循环与气候变化中的关键作用与反馈机制，并指出了该领域未来研究的突破方向。

“这一全球性趋势在北大西洋、北太平洋、菲律宾海及南大洋等关键区域均有清晰记录。”文章共同通讯作者、中国科学院院士、青藏所研究员方小敏说。

研究还进一步揭示，粉尘通量增加对北太平洋和南大洋生产力的影响存在显著区域差异：在南大洋，粉尘是冰期亚南极海域的关键铁源，有效提升了生产力；在北太平洋，其效应则更为复杂——尽管粉尘通量早有增加，但低纬度地区直到中更新世，随着粉尘自身磷（P）和二价铁（Fe2+）含量的提升，才引发浮游植物群落从颗石藻向固碳作用更强的硅藻转变，并强化了南海的初级生产力；而亚北极太平洋因受其他营养源（如上升流）影响，生产力未同步提升。

亚洲与北非粉尘对全球碳循环及气候影响的机制对比。

这些差异凸显粉尘的“施肥效应”不仅取决于通量变化，更由其来源、成分和元素生物可利用性共同决定。证据显示，亚洲冰川源粉尘因富含活性营养元素，其影响远高于高度风化的北非粉尘——中更新世以来，输入北太平洋的亚洲粉尘营养通量因青藏高原冰川侵蚀加剧而猛增一到两个数量级，与该海域生产力和群落突然变化直接对应，证实了不同源区粉尘的施肥潜力存在本质区别。

研究团队认为，未来粉尘研究将整合现代观测、藻类培养实验与多指标古气候重建，系统量化撒哈拉、亚洲干旱区等全球主要粉尘源区的营养成分及其生物可利用性；利用地球化学指标，在北太平洋等关键区域建立粉尘输入与海洋碳汇的定量关联，评估其导致的碳汇效应；最终建立包含粉尘组分与生物反馈过程的区域化参数方案，将其嵌入地球系统模型，以显著提升对粉尘-碳循环-气候互馈机制的模拟与预测能力。