A novel method for separating root-derived organic compounds from root respiration in non-sterilized soils

A novel method of separating exudates from root respiration in non-sterilized soils has been developed. The method is based on a simultaneous elution of exudates from rhizosphere and the blowout of CO2 originating from root respiration. The innovation of the method lies in the function of a membrane pump to drive the movement of air and simultaneously the circulation of water according to the Siphon principle. The separation method was tested by means of 14C pulse labeling of Lolium perenne to track the C dynamics in the production of rhizosphere CO2 and of exudates, which were eluted. The total 14C activity of rhizosphere CO2 and of eluted exudates was found to be 8.5 % and 2.3 % of total assimilated 14C, respectively. Thus, at least 19 % of root-derived C can be accounted to root exudation. However, the suggested Siphon method underestimates the amount of exudates and shows only a minimum of organic substances exuded by roots. The diurnal dynamics of exudation was detected, but no significant day-night changes were measured in root and microbial respiration. Tight coupling of assimilation with exudation, but not with root and microbial respiration, was observed. The advantages, shortcomings, and possible applications of the Siphon method are discussed. Eine neue Methode zur Trennung der wurzelbürtigen organischen Substanzen von der Wurzelatmung im nicht-sterilen Boden Es wurde eine neue Methode zur Trennung der Exsudate von der Wurzelatmung und separaten Quantifizierung des wurzelbürtigen C in einem nicht sterilen Boden erarbeitet. Die Methode basiert auf der Auswaschung der Exsudate aus der Rhizosphäre beim gleichzeitigen Ausblasen von CO2 aus der Wurzelatmung. Ein wesentlicher Teil der Methode besteht darin, dass die Membranpumpe, die den Luftstrom fördert, auch für die Wasserzirkulation nach dem Siphon-Prinzip verantwortlich ist. Die Trennungsmethode wurde durch 14C-Pulsmarkierung von Lolium perenne überprüft, um die 14C-Dynamik in Exsudaten und im CO2-Efflux aus dem Boden verfolgen zu können. Im CO2-Efflux aus dem Boden wurden 8,5 % des gesamten von der Pflanze assimilierten 14C gefunden und in den ausgewaschenen Exsudaten hingegen nur 2,3 %. Die Siphon-Methode unterschätzt die Exsudatmenge und zeigt nur eine minimale Menge an wasserlöslichen Exsudaten. Folglich entsprechen die 81 % des im CO2-Efflux aus dem Boden gemessen 14C nicht allein der Wurzelatmung, sondern zum Teil auch der mikrobiellen Veratmung der Exsudate. Die 14C-Dynamik der ausgewaschenen Exsudate und des CO2-Effluxes aus dem Boden zeigte, dass die Exsudation einem Tag-Nacht-Zyklus folgt, dagegen wurde bei der Wurzelatmung keine diurnale Dynamik festgestellt. Eine enge Kopplung der Exsudation mit der Assimilation, jedoch nicht mit der Wurzelatmung, wurde beobachtet. Die Vor- und Nachteile und mögliche Anwendungsbereiche der Siphon-Methode werden diskutiert.