不惧困难，脚踏实地

刘素美教授课题组主要从事对海洋中营养要素，比如氮、磷、硅的研究；主要致力于研究营养元素在海洋中的来源、进入海洋之后参与的转化，以及它们的最终归宿。因为这些化学元素作为营养要素对于海洋浮游生物的生长起着关键的调控作用，而后者又控制着整个海洋食物链的产出，无论是对于海洋渔获量产出还是全球气候变化均息息相关。海洋生物地球化学的研究离不开出海进行海洋调查以获取第一手的样本与资料，海况的恶劣、轮船的颠簸以及生理上的晕船与呕吐在所难免。刘素美教授及其课题组人员在海洋调查研究领域付出了常人难以想象的艰辛，克服了各种客观条件的困难，取得了一系列系统性和原创性的研究成果。

刘素美教授在工作中

河流和大气沉降（包括降水和气溶胶的干沉降）可以为海洋带来丰富的营养元素。刘素美教授及其团队对中国近岸河流尤其是长江、黄河向邻近海域输送营养盐的通量及历史变化进行了深入研究，利用长期定点观测数据对中国近海干湿沉降通量进行了评估。在以上研究的基础上定量评估了不同来源生源要素对渤海、黄海、东海的影响和贡献。刘素美教授及其团队的研究深入细致地刻画了我国主要河口到陆架区的生源要素生物地球化学循环特征，建立了我国主要河口与陆架海营养盐的收支，促进了化学海洋学向整合和定量化发展；从河流输入和边缘海的角度，深入细致地开展了生源要素生物地球化学过程研究。研究成果使我国在该领域的研究处于世界先进行列，并应邀与多名国际知名学者合作，在国际著名的杂志Science上发表综述文章。

输入海洋中的营养元素，对海洋中的浮游植物的生长起着至关重要的左右。这些营养元素进入海洋后，可以被浮游植物吸收利用并以有机颗粒物的形式在水中被更高营养级的生物所摄食或者直接在海水中沉降。在沉降过程中，部分的有机颗粒物会在细菌的作用下发生分解，原来吸收的营养元素会释放至水体中而再生。这种再生机制对于海洋食物的产出具有直接的调控作用，与海洋生态系统的可持续发展和环境健康息息相关，是IMBER等重大国际计划的关键内容。刘素美教授团队针对渤海分析了40年来营养盐含量和元素组成、主要调控因素，浮游植物群落结构的改变，被用于世界上其它陆架海域的对比研究；针对东海还阐明了限制性营养元素与初级生产间的关联，剖析了不同水团对东海陆架的影响范围和程度；定量分析了黄海春季水华期营养盐的补充渠道及浮游植物群落的响应；阐明了潮汐对胶州湾营养盐水平的影响，海湾的富氮主要缘于污水排放，初级生产受硅和磷限制；提出了胶州湾口营养盐的北进、南出特点，有关成果丰富了对近海富营养化的认识。

沉降至海底沉积物的有机颗粒物一部分也会再生，同时有一部分永久埋藏于沉积物中而不能被重新利用。在沉积物中所发生的生物地球化学循环同样对于水体中的营养元素起着一定的调控作用。对于氮元素来说，在沉积物中经历着各种复杂的反应，这些过程有些可以实现化合态氮元素的再生（比如有机氮的矿化和硝化），而有些却可以将化合态氮元素转化为氮气，一种基本不能被普通浮游植物所利用的游离单质。有关海洋中氮循环的研究至今方兴未艾，刘素美教授课题组对于东海沉积物氮循环过程进行了初步研究，发现至少有4种过程纠合在一起并成功将各自过程所量化，为以后深入认识氮循环奠定了基础。

刘素美教授授课

而对于硅元素来说，硅藻吸收利用硅之后转化为生物硅，沉降至海底后，很容易被埋藏在沉积物中。这部分生物硅包含了丰富的有关上层水体生态状况的信息。同时，其再生与埋藏对维持海水中硅酸盐与硅藻生产力水平有重要作用。在国内，刘素美教授团队率先开展了有关生物硅方向的研究，阐明了中国近海沉积物中生物硅的特点及其研究所面临的问题，并提出了相应的改善方法，为生物硅的方法学研究提供了新认识。这些工作弥补了世界上黏土矿物干扰严重区域生物硅研究的不足，推动了生物地球化学在相关领域的发展。利用生物硅剖析近岸与陆架上的物质迁移和转化过程已成为研究热点。

中国近海海水磷酸盐含量相对较低是一个显著的特点，刘素美教授团队对中国海沉积物中磷的分布形态、再生及其生态效应进行了深入研究，阐明了沉积物中磷的含量和分布与陆源输送和浮游植物生物量间的关联；提出了颗粒态磷大部分在水柱中再生，沉积物中磷的再生缓慢、埋藏效率高是维持海水中低浓度磷水平的主要原因。研究结果被国内外同行多次引用。

在上述研究基础上，刘素美教授带领其团队系统地在我国近海进行了沉积物中生源要素再生通量的现场受控培养实验研究，阐明了沉积物中营养盐再生对其水体中收支的贡献及与低营养级生产力之间的内在联系。例如：建立了渤海沉积物中营养盐的早期成岩模型，揭示了影响营养盐再生的关键因子；采用地球化学方法揭示了20世纪80年代以来人类活动影响下胶州湾初级生产力下降及浮游植物种类和结构变化。这方面工作促进了海洋生物地球化学朝定量化方向发展，对深入系统地研究富营养化演变过程及其环境健康发展奠定了基础。