Die stabilen Isotope Wasserstoff und Sauerstoff (δ2H bzw. δ18O) im Bodenwasser werden häufig in ökologischen Studien verwendet, die auf der genauen Extraktion von unfraktioniertem Wasser aus verschiedenen Bodentypen basieren. Die kryogene Vakuumdestillation (CVD) ist die laborbasierte Technik, die in ökohydrologischen Studien am häufigsten eingesetzt wird. Die Zuverlässigkeit dieser Technik bei der Reflexion von Bodenwasser δ2H und δ18O ist jedoch immer noch besorgniserregend.
In einer Studie veröffentlicht in Methoden in Ökologie und EvolutionForscher des Xishuangbanna Tropical Botanical Garden (XTBG) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und ihre Mitarbeiter bewerteten die Zuverlässigkeit von CVD-Techniken für die Bodenwasserextraktion und bewerteten die möglichen Einflüsse der kryogenen Extraktion auf die Aufteilung von Pflanzenwasserquellen. Sie untersuchten eine automatische kryogene Vakuumdestillation (ACVD) und zwei traditionelle Extraktionssysteme (TCVD).
Die Forscher trockneten 225 Bodenproben mit unterschiedlichen Anteilen an Tonpartikeln im Ofen, dotiert sie mit entionisiertem Wasser und extrahierten sie kryogen mithilfe von ACVD- und TCVD-Systemen. Anschließend führten sie an sieben Standorten eine Sensitivitätsanalyse der Pflanzenwasseraufnahme unter vier Arten von Eingabedaten durch.
Im Vergleich zum TCVD könnte die neu entwickelte ACVD-Technik eine ähnliche oder bessere Leistung aufweisen. Allerdings konnten mit den beiden CVD-Techniken im Labor keine unfraktionierten Bodenwasserwerte δ2H und δ18O erreicht werden. In der Zwischenzeit wurden die Isotopenversätze der CVD-Techniken mit dem Tongehalt des Bodens und dem Wassergehalt des extrahierten Bodenmaterials korreliert.
„Der weit verbreitete Einsatz von CVD-Techniken führte wahrscheinlich zu erheblichen Unsicherheiten bei der Vorhersage der Wasseraufnahmetiefen der Pflanzen“, sagte Dr. Song Liang von XTBG.
Die Sensitivitätsanalyse zeigte, dass die Verwendung von durch CVD-Offsets korrigierten Bodendaten die Vorhersageleistung der Pflanzenwasseraufnahme verbesserte. Die Isotopenversätze der CVD-Systeme korrelierten positiv mit dem Tongehalt des Bodens und negativ mit dem Wassergehalt des Bodens.
„Unsere Ergebnisse werden wichtige Implikationen für weitere Studien haben, die eine neue Lösung zur Förderung der Vorhersage pflanzlicher Wasserquellen liefern können“, sagte Song Liang.
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Bin Yang et al., Unkorrigierte Bodenwasserisotope durch kryogene Vakuumdestillation können zu einer falschen Schätzung der Pflanzenwasserquellen führen, Methoden in Ökologie und Evolution (2023). DOI: 10.1111/2041-210X.14107