Global distribution of deltaD values in C-bonded hydrogen of soil organic matter
Final Report Abstract
Die globalen δ2H-Werte des Niederschlags hängen davon ab, wie vielen Niederschlagsereignissen eine Luftmasse auf dem Weg zu den Polen, über ein Gebirge oder ins Landesinnere unterliegt. Da Pflanzen zur Synthese ihrer Biomasse auf lokale Wasserquellen zurückgreifen, könnten die δ2H-Werte des C-gebundenen Wasserstoffs in der organischen Bodensubstanz (OBS) ebenfalls zu einer typischen globalen Verteilung führen. Allerdings könnte der Umsatz organischer Substanz einen Einfluss auf die δ2H-Werte des C-gebundenen Wasserstoffs in OBS haben und somit die globale Verteilung überprägen. Unsere Ziele waren 1) eine Methode zur Analyse von δ2H-Werten des C-gebundenen H in OBS zu etablieren, 2) den Zusammenhang zwischen δ2H-Werten im Niederschlag und in C-gebundenem H in OBS zu untersuchen, 3) den Einfluss der Zersetzung auf die δ2H-Werte des C-gebundenen Wasserstoffs in OBS zu bestimmen. Wir etablierten eine Equlibrierungsmethode für Bodenproben mit geringem Anteil von H in der Mineralphase. Für Bodenproben mit höheren Anteilen entwickelten wir ein Aufreinigungsprozedere, um C-gebundenen H zu separieren. Wir fanden einen erstaunlich konsistenten Zusammenhang zwischen δ2H-Werten im Niederschlag und im Boden entlang der Transekte in Argentinien und von Sibirien bis Europa. Die δ2H-Werte der Pflanzen/Streu und der OBS waren entkoppelt, was wir mit den bisher bekannten Prozessen aus der Literatur noch nicht erklären können. Obwohl unsere Ergebnisse vielversprechend sind, ist weitere Forschung für ein tiefergehendes Verständnis der H-Isotopenbiogeochemie von Pflanzen, Streu und Boden nötig. Nichtsdestotrotz konnten wir zeigen, dass die δ2Hn-Werte von Pflanzen, Streu und OBS wertvolle Informationen für Umweltfaktoren (Aridität) oder physiologische Faktoren (Photosynthesepfad) liefern können. Diese Informationen könnten für die Ableitung von klimatischen (paläoklimatischen) Bedingungen von Bodenproben genutzt werden.
Publications
- (2010): Isotope ratios of nonexchangeable hydrogen in soils from different climate zones. Geoderma 155: 231-241
Ruppenthal, M., Oelmann, Y., Wilcke, W.
(See online at https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2009.12.005) - (2011): Isotope ratios of nonexchangeable hydrogen in soils from different climate zones. Le Studium conference 2011: Hydrogen Isotopes as environmental recorders, Orléans, France
Ruppenthal, M., Oelmann, Y., Wilcke, W.
- (2011): Optimized hydrofluoric acid demineralization method. Goldschmidt 2011, Prague, Czech Republic
Ruppenthal, M., Oelmann, Y., Wilcke, W.
- (2013): Optimized demineralization technique for the measurement of stable isotope ratios of nonexchangeable H in soil organic matter. Environmental Science & Technology 47: 949-957
Ruppenthal, M., Oelmann, Y., Wilcke, W.
(See online at https://doi.org/10.1021/es303448g)
