海化重点实验室赵美训教授课题组与台湾大学李红春教授团队合作，在海洋学领域国际知名期刊《Frontiers in Marine Science》(2021年IF = 4.912)上发表了题为“Local and remote forcing on the interannual variations of the sedimentary δ15N in Santa Barbara Basin during the past 80 years” 的研究成果。
氮是生物关键营养元素之一，海洋氮循环调控海洋初级生产力，进而影响碳循环和气候。反硝化作用将硝酸盐还原为氮气从而调节海水硝酸盐含量，是海洋氮循环的主要过程之一。目前，沉积物δ15N (δ15Nsed)被广泛的应用为水体反硝化作用的代用指标。
传统观点认为，东太平洋北美沿岸沉积δ15N受东赤道北太平洋(ETNP)反硝化过程的影响，多被用于重建百年至轨道时间尺度ETNP反硝化强度演变记录。本研究以圣巴巴拉海盆为例，通过高分辨率210Pb和纹层计数获得季节性分辨率沉积样品。通过对岩芯沉积物开展TOC、TN、δ15Nsed和生物标志物等多个指标的测定，对圣巴巴拉海盆δ15Nsed进行了研究。结果表明，圣巴巴拉海盆δ15Nsed不仅受ETNP的影响，也反映了较强的区域反硝化特征。通过数理统计和分析，我们将ETNP反硝化从圣巴巴拉海盆δ15Nsed记录中定量剥离从而得到区域性反硝化信号（Δδ15NSBB）。结果表明Δδ15NSBB与区域性初级生产力和底层水氧含量紧密相关，其变化指示圣巴巴拉海盆底水反硝化作用的强弱。进一步通过对比大尺度环境和气候因子，我们提出太平洋年代际震荡（PDO）、北太平洋环流振荡(NPGO)和El Niño-La Niña (ENSO)通过控制圣巴巴拉上升流进而调控初级生产力和反硝化强度。总体来说，在PDO冷（暖）相和La Niña（El Niño）时期，强（弱）的上升流为圣巴巴拉盆地水体带来更多（少）的营养物质，提高（降低）了海洋生产力，从而加速（减少）水体中溶解氧的消耗，导致底层水体反硝化作用增强（减弱）。本研究通过沉积环境对气候的响应的研究，为圣巴巴拉海盆δ15Nsed变化的控制过程提供了新的见解。
图1：SBB-190629岩芯照片和210Pb剖面
图2： (A) Δδ15NSBB (‰)；(B) 海洋OC (wt.%)；(C)海洋生物标志物(mg/g)；(D)年上升流指数；(g) O2含量(mmol/kg)；(E)北太平洋环流振荡(NPGO) ；(F)太平洋年代际振荡(PDO)；(H) El Niño-Southern振荡(ENSO)；黑线为强烈El Niño事件，如1941年，1957-1958年，1973年，1982-1983年，1997-1998年，2010年和2016年。(D-F)中红线表示经过3年华东移动平均的结果。橙色区域表示PDO的暖期，而蓝色区域表示的冷期PDO。
文章链接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmars.2022.982051/full
参考文献：Xu H, Li D-W, Li H-C, Zhao M, Berelson WM, Jin G’e, Li L and Misra S (2022) Local and remote forcing on the interannual variations of the sedimentary δ15N in Santa Barbara Basin during the past 80 years. Front. Mar. Sci. 9:982051. doi: 10.3389/fmars.2022.982051
