磷是遺傳物質核酸、能量儲存物質三磷酸腺苷和細胞膜等的重要組成部分，對生命活動不可或缺。磷還是海洋初級生產力的制約性營養元素，決定海洋生物圈的大小。生態系統中，磷的關鍵來源是陸地化學風化過程中磷酸鹽的溶解，這簡稱為磷風化。磷風化和環境因子的關系對于定量描述全球C-P-O循環至關重要。

基于現代土壤中磷含量的分析結果，普遍認為氣候對磷風化有顯著影響。多種溫度與磷風化之間的定量關系已被應用于全球模型中，以探究地球歷史上耦合的生物地球化學循環過程。然而，基于實證數據的氣候與磷風化之間的定量關系仍然缺乏。

中國科學院地質與地球物理研究所聯合國內外的研究機構，集成了14322個全球表土的環境因子和主量元素（用以計算化學蝕變指數CIA）數據，評估了氣候和非氣候要素對化學風化過程中磷釋放的影響，并建立了溫度和磷風化的定量關系。在此基礎上，科研人員將這一定量關系整合到考慮溫度和陸地面積緯向分布的數值模型中，得到全新的磷風化通量與全球溫度的關系。

數據集成結果揭示了溫度調控著全球尺度土壤磷的遷移。當溫度超過12℃或CIA>80時，土壤磷含量顯著下降。進一步，該研究探討了土壤磷含量顯著下降的可能機制，發現了土壤pH和粘土礦物組成是影響土壤磷遷移的關鍵因素。高溫條件下的低土壤pH利于磷灰石礦物溶解、磷酸根從伊利石等粘土礦物表面解吸和Al、Fe、Ca磷酸鹽的溶解。在高溫和強風化的情形下，由于高嶺石含量增加，伊利石含量降低，粘土礦物對磷酸根的總吸附能力顯著減弱，這促進了土壤磷的丟失。

在新的溫度和磷風化定量關系基礎上，考慮溫度和陸地面積的緯向分布，研究人員基于數值模型構建了全新的磷風化與全球溫度的關系。新的模型結果揭示了現代全球磷風化對溫度的非線性響應過程，尤其是20℃至23℃磷風化通量加速增加。進一步，該團隊計算了顯生宙大洋缺氧事件期間全球磷風化的變化。研究顯示，增溫引發全球磷風化通量增加，導致海洋生產力升高，水體氧氣快速消耗，有機碳在海洋沉積物中大量埋藏，進而引發全球降溫。新的模型結果支持了磷風化增強是大洋缺氧事件的重要驅動機制之一，也是全球增溫的負反饋因素之一。

該研究利用全球表土數據集，建立了溫度和磷風化的定量關系，并基于數值模型構建了全新的磷風化通量與全球平均溫度的關系。該成果有助于剖析顯生宙海洋缺氧事件的成因，對探索極熱事件的終結機制亦有重要意義。

相關研究成果發表在《科學進展》（Science Advances）上。研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃、中國科學院戰略性先導科技專項等的支持。

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