• Les sept essences d’Europe centrale étudiées présentaient une capacité similaire à stabiliser les métaux lourds dans les sols contaminés.
• Les essences ayant de faibles besoins en nutriments ont empêché l’accumulation de métaux en excès dans leur bois et leur feuillage, laissant envisager la production de bois non contaminé.
• Une sylviculture adaptée permettrait potentiellement une mise en valeur des sites pollués abandonnés, tout en confinant les polluants présents dans le sol.

Depuis des siècles, les activités artisanales et industrielles ont laissé de nombreux sols pollués par des concentrations excessives de métaux lourds tels que le zinc, le cadmium, le cuivre et le plomb, menaçant ainsi la santé humaine et l’environnement. L’assainissement de ces sites est souvent difficile et coûteux, en particulier lorsqu’il s’agit de vastes surfaces. Par conséquent, de nombreux sites pollués qui ne présentent pas de dangerosité immédiate doivent être gérés de manière à empêcher les polluants de se propager vers les eaux souterraines ou les écosystèmes voisins.

La phytostabilisation, c’est-à-dire l’utilisation de plantes pour limiter la propagation des polluants dans l’environnement, est une solution prometteuse. Les arbres s’y prêtent particulièrement bien grâce à leur longue durée de vie et à leur système racinaire étendu. Afin de déterminer quelles essences conviennent le mieux à cette approche, des scientifiques du WSL et de l’ETH Zurich ont comparé le potentiel de stabilisation de sept essences d’arbres d’Europe centrale.

Les scientifiques ont cultivé ces arbres pendant cinq ans dans des sols contenant des concentrations de métaux lourds similaires à celles observées sur des sites contaminés. L’équipe a mesuré la croissance des arbres, les nutriments et les concentrations de métaux dans les racines, les troncs et les feuilles, puis elle a comparé les valeurs obtenues à celles d’arbres poussant sur des sols non contaminés. Les résultats ont été publiés en couverture de la revue Plants.

Les essences sélectionnées représentent deux stratégies de croissance contrastées (voir encadré). Quatre espèces dites « acquisitives » : l’aulne blanchâtre (Alnus incana), le tremble (Populus tremula), le saule des vanniers (Salix viminalis) et le bouleau pendant (Betula pendula) ont besoin de grandes quantités de nutriments. En revanche, trois espèces « conservatrices », l’épicéa (Picea abies), le hêtre (Fagus sylvatica) et l’érable des montagnes (Acer pseudoplatanus) se contentent de quantités plus faibles de nutriments.

Si les sept essences présentaient des concentrations similaires de métaux lourds dans leurs racines lorsqu’elles poussaient sur des sols contaminés, la quantité de métaux transportée vers les parties aériennes différait nettement. Les essences acquisitives accumulaient davantage de zinc et de cadmium dans leurs troncs et surtout dans leur feuillage, probablement en raison de leurs besoins plus importants en nutriments. En revanche, les essences conservatrices ont maintenu les métaux en excès à l’écart de ces organes. Dans certains cas, elles accumulaient le zinc excédentaire dans des structures racinaires ayant des fonctions défensives.

En conséquence, le bois des espèces conservatrices ne contenait pas plus de métaux lourds que celui d’arbres cultivés sur des sols non contaminés. « Nous avons été surpris par la netteté du contraste entre ces deux stratégies de croissance », explique Madeleine Günthardt-Goerg, chercheuse au WSL et première autrice de l’étude. « Ces résultats fournissent des indications pratiques sur les essences à privilégier sur les sites pollués. »

Une fois abandonnés, les sites pollués sont souvent spontanément colonisés par les arbres forestiers. La sylviculture d’essences à stratégie de croissance conservatrice pourrait potentiellement permettre à la fois le maintien des métaux lourds dans le sol et la production de bois non contaminé, prévenant ainsi leur dissémination via le feuillage en décomposition.

« Une gestion forestière adaptée pourrait permettre de réintégrer des sites pollués dans le cycle économique à moindre prix », souligne Pierre Vollenweider, chercheur au WSL et dernier auteur de l’étude. « La prochaine étape consisterait à tester cette approche en conditions réelles en site pollué. »

Encadré: Qu’entend-on par « stratégies de croissance » ?

De manière générale, les arbres peuvent être classés selon deux stratégies écologiques ou de croissance.

1. Les espèces acquisitives ont besoin de quantités plus importantes de nutriments, croissent plus vite et achèvent leur cycle de vie plus rapidement.
2. Les espèces conservatrices nécessitent moins de nutriments, stockent davantage de carbone et ont généralement une durée de vie plus longue.