离心法提取亚热带城市绿地木质部与土壤水分的稳定同位素分析及其生态水文意义

本研究通过离心法评估了亚热带城市绿地中三种常见树种（接骨木、樱桃月桂和梣叶枫）木质部与土壤水分的提取效果，证实该方法能有效获取移动水（mobile water）且无分馏效应（δ18O和δ2H分析），有机污染低，为生态水文学（ecohydrology）中水循环研究提供了可靠技术方案。

　　

引言

传统冷冻真空提取法（CVE）虽广泛用于木质部和土壤水分的δ¹⁸O和δ²H分析，但存在温度诱导分馏、混合移动水与束缚水（immobile water）等问题。离心法通过负压（~2.4 MPa）选择性提取移动水，避免了CVE的高温干扰，尤其适用于亚热带城市绿地的水分动态研究。

实验设计与方法

研究在美国德克萨斯州沃斯堡植物园的三种树种（接骨木Sambucus canadensis、樱桃月桂Prunus caroliniana和梣叶枫Acer negundo）中展开，历时1年。通过离心（11,000 rpm，5°C，1.5小时）提取木质部（N=110）和土壤水（N=79），并与穿透水（throughfall，N=33）及渗漏计水（lysimeter water，N=42）对比。

关键发现

1. 移动水提取效率：离心法提取水量为0.1-10.5 mL，占木质部总含水量（TWC）的1.2%-76.5%，土壤中为5.9%-18.4%，证实其选择性提取移动水的能力。
2. 分馏与污染控制：低温离心避免了CVE的氢交换反应，窄带（narrowband）和宽带（broadband）指标显示有机污染与穿透水接近，仅梣叶枫在夏秋季因水分胁迫出现短暂升高。
3. 季节动态：春季木质部δ¹⁸O与土壤水高度一致（接骨木-3.4‰±0.5‰），而冬季偏离（梣叶枫3.2‰），反映生长季水分利用更依赖当前土壤水源。

局限性

离心法在低含水量（木质部<17.8%，土壤<10.6%）时提取失败率达27%-31%，且日处理量有限（约36样本）。

结论与展望

离心法为生态水文研究提供了高精度移动水提取方案，尤其适用于活跃生长期。未来需结合新兴技术（如Cavitron）评估跨气候带适用性，并探索共提取有机物（coextract organics）的分子特征。