几十年来，科研人员常借助水分子中的稳定同位素“指纹”来追踪植物水分来源，并据此研究植物抗旱能力、地下水利用以及生态系统存续机制。不过，全球多地研究持续报告称，植物体内水的同位素特征与周围土壤水之间存在细微但稳定的差异，这一现象被称为“氢同位素偏差”，并引发了对相关方法可靠性的讨论。

印第安纳大学印第安纳波利斯分校科学学院的李越、王立新与俄勒冈州立大学的斯蒂芬·古德组成的研究团队提出，上述“不匹配”可能并非植物改变了水的同位素特征，而是研究中对比的水体类型并不一致。相关研究发表在《Communications Earth & Environment》。

稳定同位素如何用于追踪植物用水

研究人员通常利用氢、氧的稳定同位素作为示踪工具。不同来源的水（如降水、浅层土壤水或深层地下水）往往具有略有差异的稳定同位素比例，这些差异可作为水源的化学“指纹”。通过将植物体内水的同位素特征与潜在水源进行比对，研究人员可在不添加外源染料、尽量不干扰生态系统的情况下推断植物取水来源。

王立新表示，稳定同位素长期以来是理解植物用水的重要工具，因为同位素是水分子的一部分、天然存在，可用于追踪水的位置以及植物如何利用水。

团队观点：偏差或源于“混合水体”对比

传统应用中，一个关键假设是植物吸水过程不会改变水的同位素“指纹”。但近年来，越来越多研究观察到植物体内水与土壤水之间存在不匹配，促使部分科学家提出不同解释，包括植物可能改变了水的特征，或土壤中存在根系难以触及的“孤立水体”。

李越、王立新与古德则认为，问题可能更为直接：土壤与植物内部并非只有一种水体，若在采样与对比时将不同类型的水混合在一起，就可能产生看似稳定的偏差。

重新分析全球数据：区分水体后偏差减弱

研究团队指出，土壤中包含多种类型的水，而植物并非对所有水体都同等可用；在植物茎内，活跃流动的树液与储存在组织中的水也并不相同。团队在重新分析全球数据时，仅使用“植物可利用的土壤水”与“树液流动水”进行对比，发现此前报告的氢同位素偏差在很大程度上消失。

基于此，研究团队建议在采样与分析中对水体进行更细致划分：土壤水可分为重力水、植物可利用水和吸湿水；植物水则可分为树液流动水与非导管组织水。

李越表示，稳定氢同位素是生态水文学研究的重要基础，但长期存在的偏差引发了对工具可靠性的根本性质疑。通过区分土壤与植物中“正确的水体”，研究显示这些偏差在很大程度上消失，有助于调和长期以来看似矛盾的观察结果，并改进对自然系统中植物用水的追踪方式。

对农业与水资源研究的潜在影响

研究团队认为，这一结果不仅有助于澄清方法学争议，也可能影响对植物在高温与水分胁迫条件下用水机制的理解。研究指出，若以往研究在对比时混合了不同水体，部分关于植物如何应对高温与水分压力的既有认识可能需要重新审视。

团队同时表示，通过明确如何分离植物可利用的土壤水与树液流动水，该框架为更精确测量提供了路径，从而在气候变暖背景下，支持对农业安全与水资源可用性进行更准确的预测。王立新称，近年来干旱更频繁且更严重，洪涝也同样如此，两者都会显著影响植被生长；他希望新框架能帮助改进追踪植物水源的方式，以获得更准确的信息，理解植物如何利用水并适应环境。