Mit der richtigen Baumart auf kontaminierten Böden Holz produzieren?

Waldbäume können helfen, Schwermetalle in belasteten Böden zu binden. Doch welche Baumarten sollten für diesen Zweck ausgewählt werden? Eine von der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL geleitete Studie untersuchte, wie sieben mitteleuropäische Baumarten auf metallbelastete Böden reagieren. 

Quelle: WSL

In den Wurzeln der Fichte (Picea abies) reicherten sich Zinkverunreinigungen (rot markiert) innerhalb von Wurzelstrukturen mit Abwehrfunktion (Harzkanäle) an.

Seit Jahrhunderten belasten handwerkliche und industrielle Aktivitäten viele Böden stark mit Schwermetallen wie Zink, Kupfer, Cadmium und Blei -  und gefährden damit die Umwelt und die Gesundheit. Ihre Sanierung ist oft schwierig und kostspielig, vor allem wenn grössere Flächen betroffen sind. Deswegen viele Standorte so bewirtschaftet werden, dass keine Schadstoffe ins Grundwasser oder in benachbarte Ökosysteme gelangen. 

Phytostabilisierung , wenn Pflanzen Schadstoffe verringern 

Eine vielversprechende Lösung ist die sogenannte Phytostabilisierung, das heisst, wenn mit Hilfe von Pflanzen die Verbreitung der Schadstoffen in die Umwelt verringert wird. Aufgrund ihrer langen Lebensdauer und ihres ausgedehnten Wurzelsystems eignen sich Bäume besonders gut dafür.  

Doch welche Baumarten kommen dafür infrage? Ein Team der Forschungsanstalt WSL und der ETH Zürich hat das Stabilisierungspotenzial von sieben mitteleuropäischen Baumarten verglichen. Die ausgewählten Baumarten stehen für zwei gegensätzliche Wachstumsstrategien (siehe untenstehende Box): vier «akquisitive» Arten - die Grauerle (Alnus incana), die Zitter-Pappel (Populus tremula), die Korb-Weide (Salix viminalis) und die Hänge-Birke (Betula pendula) - sie benötigen grosse Mengen an Nährstoffen. Und drei drei «konservativen» Arten - die Fichte (Picea abies), die Rot-Buche (Fagus sylvatica) und der Berg-Ahorn (Acer pseudoplatanus), sie haben einen geringeren Nährstoffbedarf. 

Experiment mit  «akquisitiven» und «konservativen» Baumarten 

Quelle: Pierre Vollenweider

Im Süden Polens (Olkusz) besiedeln Waldbäume spontan ehemalige Bergbaugebiete, die seit dem Mittelalter (links) bzw. seit dem 20. Jahrhundert (rechts) aufgegeben wurden

Die Forscher liessen die Bäume fünf Jahre lang in Böden wachsen, deren Schwermetallkonzentrationen denen an kontaminierten Standorten ähnelten. Sie massen die Metallkonzentrationen in den Wurzeln, Stämmen und Blättern und verglichen sie mit Bäumen, die in unkontaminiertem Boden wuchsen. Die Ergebnisse wurden als Titelgeschichte der Fachzeitschrift Plants veröffentlicht. 

Die ausgewählten Baumarten stehen für zwei gegensätzliche Wachstumsstrategien (siehe untenstehende Box). Vier «akquisitive» Arten, die hohen Nährstoffbedarf haben: die Grauerle (Alnus incana), die Zitter-Pappel (Populus tremula), die Korb-Weide (Salix viminalis) und die Hänge-Birke (Betula pendula). Und drei «konservative» Arten mit geringem Nähstoffbedarf: die Fichte (Picea abies), die Rot-Buche (Fagus sylvatica) und der Berg-Ahorn (Acer pseudoplatanus), einen geringeren Nährstoffbedarf. 

In den Wurzeln wiesen alle sieben Arten auf kontaminierten Böden ähnliche Schwermetallkonzentrationen auf, die Menge, die in die oberirdischen Teile transportiert wurde, unterschied sich aber. So transportierten die akquisitiven Arten mehr Zink und Cadmium in ihre Stängel und insbesondere in ihr Laub, was wahrscheinlich auf ihren höheren Nährstoffbedarf zurückzuführen ist. Im Gegensatz dazu hielten die konservativen Arten überschüssige Metalle von ihren Stängeln und ihrem Laub fern und speicherten überschüssiges Zink in einigen Fällen stattdessen in spezialisierten Wurzelstrukturen. 

Demnach enthielt das Holz der konservativen Arten nicht mehr Schwermetalle als das Holz von Bäumen, die auf unbelastetem Boden gewachsen sind. «Wir waren überrascht, wie deutlich sich die beiden Wachstumsstrategien voneinander unterschieden», sagt Madeleine Günthardt-Goerg, Erstautorin der Studie. «Dies gibt uns praktische Anhaltspunkte dafür, welche Baumarten wir für belastete Standorte wählen sollten.»

Unverseuchte Holz dank geeigneten Baumarten 

Aufgegebene, kontaminierte Standorte werden oft spontan von Waldbäumen wiederbesiedelt. Werden aber geeigneter Baumarten mit konservativen Wachstumsstrategien ausgewählt, könnten sie dazu beitragen, Schadstoffe im Boden einzuschliessen, zu verhindern, dass Metalle durch herabfallende und verrottende Blätter wieder in den Kreislauf gelangen. Gleichzeitig liefern sie laut dem Forschungteam unverseuchte Holzprodukte. 

«Eine angepasste Waldbewirtschaftung könnte es uns ermöglichen, kontaminierte Standorte auf kosteneffiziente Weise wieder in den Wirtschaftskreislauf einzubinden», sagt Pierre Vollenweider, Forscher an der WSL und Letztautor der Studie. «Der nächste Schritt wäre, diesen Ansatz unter realen Bedingungen an kontaminierten Standorten zu testen.» (mgt/mai)