研究方向2：海洋生物地球化学过程与生态环境演变 | ||||||||||||
首席科学家：刘素美 教授 于志刚 教授
| ||||||||||||
研究领域： | ||||||||||||
生源要素循环，氮同位素示踪，磷的生物可利用性，硅的溶解动力学，生态环境演变，放射性同位素，生态系统与社会需求相互作用 | ||||||||||||
方向简介： | ||||||||||||
该方向以海洋生物地球化学过程为研究主线，主要研究全球变化与人类活动影响下，营养元素的时空格局变化、主要来源、输运过程与关键驱动因子，及其对低营养级生态系统产生的影响。以营养元素及同位素研究营养盐时空格局的变化、主要来源与迁移、示踪并定量关键氮转化过程；以痕量元素为地球化学示踪剂研究陆源物质跨陆架输送格局及对开阔大洋的影响，重点关注冰川融水、大气沉降、岛屿效应、水团混合等过程对大洋痕量元素生物地球化学循环的影响；采用多种技术手段研究我国近海海域生态环境的演变历史，富营养化与低氧的形成过程；生态系统与社会需求的相互作用；陆源生源要素优化与减排技术措施。研究结果对认识海洋生态系统的可持续发展、环境健康与海洋经济的发展具有重要的环境与社会经济意义。
图1 生源要素循环 | ||||||||||||
方向代表性成果： | ||||||||||||
发表论文： [1] Shasha Song, Isaac R. Santos, Huaming Yu, Faming Wang, William C. Burnett, Thomas S. Bianchi, Junyu Dong, Ergang Lian, Bin Zhao, Lawrence Mayer, Qingzhen Yao, Zhigang Yu, Bochao Xu*. A global assessment of the mixed layer in coastal sediments and implications for carbon storage. Nature Communications, 2022, 13, 4903. DOI: 10.1038/s41467-022-32650-0 [2] Yang, F., Yu, Z., Bouwman, A.F., Chen, H., Jian, H., Beusen, A., Liu, X., Yao, Q., Human-driven long-term disconnect of nutrient inputs to the Yellow River Basin and river export to the Bohai Sea. Journal of Hydrology，2023，618(12)：129279 [3] Bochao Xu, M. Bayani Cardenas, Isaac R. Santos, William C. Burnett, Matthew A. Charette, Valentí Rodellas, Sanzhong Li, Ergang Lian, and Zhigang Yu*. Closing the global marine 226Ra budget reveals the biological pump as a dominant removal flux in the upper ocean. Geophysical Research Letters. 2022. DOI: 10.1029/2022GL098087. [4] Xiaoyi Guo, Huamao Yuan, William C. Burnett, Han Zhang, Ergang Lian, Haowei Xu, Zhigang Yu, Bochao Xu*. Ba/Ca in Foraminifera Shells as a Proxy of Submarine Groundwater Discharge. Limnology and Oceanography–Letters. 2022. DOI: 10.1002/lol2.10290. [5] Wang Zhaowei, Jiliang Xuan, Faming Li, Jingling Ren*, Daji Huang and Jing Zhang, 2021. Monsoon facilitated off shelf transport of dissolved aluminum across the East China Sea during summer. Journal of Geophysical Research: Oceans, 126, e2020JC016953. DOI: 10.1029/2020JC016953 [6] Song, Guodong, Sumei Liu*, Jing Zhang, Zhuoyi Zhu, Guiling Zhang, Hannah K. Marchant, Marcel M. M. Kuypers, Gaute Lavik, 2021. Response of benthic nitrogen cycling to estuarine hypoxia. Limnology and Oceanography, 66, 652-666, DOI: 10.1002/lno.11630 [7] Su Mei Liu*, Xiaoyan Ning, Shuhang Dong, Guodong Song, Lingyan Wang, Mark A. Altabet, Zhuoyi Zhu, Ying Wu, Jing Ling Ren, Cheng Gang Liu, Jing Zhang, Daji Huang. Source vs recycling influences on the isotopic composition of nitrate and nitrite in the East China Sea. Journal of Geophysical Research: Oceans, 125, e2020JC016061. DOI: 10.1029/2020JC016061 [8] Yanqun Yang, Keqiang Li, Shengkang Liang, Guohong Lin, Cheng Liu, Jixin Li, Linping Xie, Yanbin Li, Xiulin Wang. 2024. A simulation-optimization approach based on the compound eutrophication index to identify multi-nutrient allocated load. Science of the Total Environment 906, 167626. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.167626 [9] Liang, Wen, Yan Wang, Jinglong Mu, Nian Wu, Juying Wang*, Sumei Liu*, 2023. Nutrient changes in the Bohai Sea over the past two decades. Science of the Total Environment, 903, 166696. DOI：10.1016/j.scitotenv.2023.166696 [10] 林贤彪, 著 (2023). 《河口近岸典型生态系统沉积物氮循环关键过程研究》. 北京: 科学出版社.
图2 全球近海沉积物扰动层厚度（SML）与有机碳埋藏的相关性分析。(a) 全球近海OCAR分布；(b) 全球近海TOC/SSA分布；(c) 不同海岸带类型的SML厚度分布；(d) SML厚度与OCAR及TOC/SSA的相关关系。(Song et al., NC, 2022)
图3 量化东海陆架硝酸盐的主要源汇过程 (106 mol day-1) （Liu et al., JGR, 2020）
图4 IMAGE-GNM模型模拟的自然和人为来源输送到黄河的 TN和 TP量
图5 不同氧气条件下长江口沉积物氮转化概念图（Song et al., LO, 2021）
图6 渤海生态环境的演化（Liang et al., STE, 2023）
图7 不同密度面溶解态Al及模式模拟长江口染料释放60天后的分布（Wang et al., JGR, 2021） |
