由美国海洋学家J.马丁^[注]在20世纪90年代初提出。铁假说认为，HNLC海区中，铁是浮游植物生长和初级生产力的限制因子，进而影响了海洋吸收大气二氧化碳（CO₂）的能力；如果往海洋里添加额外铁，可以促进浮游植物生长，消耗掉水体过量的氮和磷，加速碳从海洋表层向更深层的转移，最终降低大气中CO₂的含量，减缓温室效应。

早在20世纪20年代，人们就注意到，南半球的夏季海区、太平洋的亚北极、北冰洋以及东赤道上升流海区营养盐浓度较高，但却没有暴发浮游植物藻华，生物量很低，这些海域被称为HNLC海区。20世纪30年代，英国生物学家J.哈特^[注]推测，缺铁可能是海洋中HNLC海区的形成原因，但是该观点并没有引起进一步的研究。直到20世纪80年代，J.马丁对海水痕量金属分析的结果支持了HNLC海区缺铁理论。1988年，美国学者J.格里本^[注]首先发表了文章表达了通过海洋添加铁可以抑制温室效应的观点。

铁假说提出后，科学家们在实验室和现场进行了大量的加铁验证实验。实验室结果证明了加铁能够大大促进浮游植物的生长。在现场海区，科学家开展了十多次加铁实验，大多数的实验证实了铁假说的理论，即加铁区的浮游植物的生长和初级生产力得到了显著增强，水体中的硝酸盐和磷酸盐被消耗，降低了海洋上层CO₂分压。但是大部分的实验结果也表明，铁施肥对颗粒碳从海洋上层到深层的输出效果非常有限。现场观测结果也显示，由于不同类群的浮游植物对铁敏感程度及铁的利用形态不同，加铁会导致硅藻的大量增长，但其他浮游植物生长则受到抑制，海洋生态系统的群落结构和食物链（网）结构发生改变，进而可能对整个海洋生态系统产生无法预估的影响。此外，加铁虽然显著降低了海水的CO₂分压，但是会产生其他温室气体（如二甲基硫）。因此，对于提出采用大规模铁施肥实验来增加海洋碳汇的思路需谨慎，应开展更多的科学实验研究。