News | 20.09.2022

Von der Herkunftsbestimmung von landwirtschaftlichen Produkten bis hin zu Klimaszenarien für die Verunreinigung von Bewässerungswasser

Eco Research, das Versuchszentrum Laimburg und die Freie Universität Bozen haben in einem gemeinsamen Forschungsprojekt Isotopenanalysen durchgeführt, um die geografische Herkunft von land- und forstwirtschaftlichen Produkten zu bestimmen sowie die Schwermetallbelastung von Bewässerungswasser durch das Abschmelzen der Gletscher zu untersuchen. Diese mehrjährige Zusammenarbeit zwischen den Forschungsinstitutionen hat zu wichtigen neuen Erkenntnissen für die Südtiroler Land- und Forstwirtschaft geführt, die gestern bei einer Veranstaltung an der Freien Universität Bozen vorgestellt wurden. Das Projekt wurde von der Autonomen Provinz Bozen finanziert.

Die Regionalität von Agrar- und Lebensmittelprodukten ist ein Thema von großem Interesse sowohl für Produzentinnen und Produzenten als auch für Verbraucherinnen und Verbraucher. Dahinter steckt die Motivation, die lokale Wirtschaft zu unterstützen und die negativen Auswirkungen von langen Transportwegen auf die Umwelt und das Klima in der Lebensmittelkette zu verringern. Um die Echtheit und Herkunft eines Produkts objektiv überprüfen zu können, bedarf es zuverlässiger analytischer Untersuchungsmethoden. In diesem Zusammenhang wurde im Rahmen eines Forschungsprojekts, an dem Eco Research, das Versuchszentrum Laimburg und die Freie Universität Bozen beteiligt waren, eine chemische Analysemethode zur Messung der Strontium-Isotope optimiert. Strontium ist ein Element, das in Mineralien vorkommt und von den Pflanzen aus dem Boden aufgenommen wird. Untersuchungen haben gezeigt, dass das Isotopenverhältnis unabhängig von der Pflanzenart oder -kultur ist und ausschließlich von den Werten im Boden abhängt, auf dem die Pflanze wächst. Strontium kann daher für die objektive Bestimmung der geografischen Herkunft von Pflanzen und Lebensmitteln verwendet werden. „Diese Technik erweist sich als effektiv für die Rückverfolgbarkeit von land- und forstwirtschaftlichen Produkten und kann interdisziplinär eingesetzt werden. Unser Ziel ist es, die Isotopencharakterisierung des Gebietes zum Schutz und zur Förderung typischer Südtiroler Produkte fortzusetzen und eine Datenbank der Strontium-Isotopenverhältnisse auf internationaler Ebene zu implementieren", erklärte Werner Tirler, Direktor von Eco Research.
Die Isotopenanalyse findet auch in der Hydrologie zahlreiche Anwendungen. Die unterschiedlichen physikalischen Prozesse, die zur Entstehung von Regen, Schnee und Eis führen, haben zur Folge, dass diese Wasserressourcen unterschiedliche Isotopenverhältnisse von Wasserstoff und Sauerstoff aufweisen. Die Analyse dieser Verhältnisse in flussabwärts gelegenen Gewässern gibt daher Aufschluss über die Herkunft dieser Wasserressourcen und ihre Bedeutung für die landwirtschaftliche Versorgung. Insbesondere wurde die Wichtigkeit der Gletscher hervorgehoben, die 40-60 Prozent des Wassers für das hydrographische Netz der Alpen liefern. Mit dem allmählichen Abschmelzen der Gletscher in den Alpen steigt auch der hydrologische Beitrag des Permafrosts, der große Mengen an Schwermetallen wie z. B. Nickel enthalten kann. „In Zusammenarbeit mit Eco Research haben wir den Anteil der verschiedenen Wasserquellen am Wasserverbrauch für die Bewässerung der Apfelanlagen im Tal untersucht", betonten die Professoren Massimo Tagliavini und Francesco Comiti von der Freien Universität Bozen. „Diese Analysen ergaben einen Anstieg von Schwermetallen, die von den Nebenflüssen der Etsch in den Vinschgau transportiert werden. Aus diesem Grund ist es notwendig, die Art des verwendeten Bewässerungs-Wassers für die Kulturen zu beurteilen.”

Was ist ein Isotop?

Isotope sind alternative Formen desselben Atoms, die die gleichen chemischen Eigenschaften, aber eine unterschiedliche Anzahl an Neutronen aufweisen. Unabhängig davon, ob es sich um die Wasserstoff- und Sauerstoffatome handelt, aus denen das Wasser besteht, oder um die Atome bestimmter, allgegenwärtiger Elemente wie Strontium, die natürlicherweise in landwirtschaftlichen Erzeugnissen vorkommen, kann die Herkunft des Wassers und der landwirtschaftlichen Erzeugnisse durch die Analyse der unterschiedlichen Isotopenverhältnisse rekonstruiert werden. Die meisten natürlich vorkommenden Elemente haben zwei oder mehr Isotope, und die geringen Abweichungen zwischen den Isotopen können zur Untersuchung hydrogeologischer Phänomene, ökologischer Prozesse und der Rückverfolgbarkeit von Lebensmitteln genutzt werden.

Die Herkunft eines Produkts auf chemisch-analytische Art und Weise bestimmen

Strontium, ein natürlich vorkommendes Mineral, das von Pflanzen über ihre Wurzeln aus dem Boden aufgenommen wird, spielt eine Schlüsselrolle bei der Bestimmung der geografischen Herkunft. Die Häufigkeit eines bestimmtes Strontium-Isotops unterscheidet sich je nach Bodenart: Es ist besonders in sehr alten Gesteinen wie Granit und Gneis vorhanden. In geringerer Menge hingegen kommt es in jüngerem Material wie Karbonatgestein und Dolomit vor. Infolgedessen ändert sich je nach geografischem Gebiet das Verhältnis der verschiedenen Isotope dieses Elements im Boden und in den Pflanzen, die es über die Wurzeln aufnehmen. Studien haben gezeigt, dass das Isotopenverhältnis unabhängig von der untersuchten Kulturpflanze ist. Das Isotopenverhältnis hängt damit ausschließlich vom Boden ab, in welchem die Pflanze wächst.
„Wenn wir zum Beispiel wissen, wie das Strontium-Isotopenverhältnis im Vinschgau und im Unterland ist, können wir bei einem Apfel oder einem Blatt erkennen, aus welchem dieser beiden Gebiete es stammt. Wenn wir die geomorphologischen Eigenschaften des Bodens kennen, kann dieselbe Methode zur Überprüfung der Herkunft eines jeden landwirtschaftlichen Lebensmittels angewandt werden", erklärte Peter Robatscher, Leiter des Labors für Aromen und Metaboliten am Versuchszentrum Laimburg.

Herkunft Südtiroler Äpfel eindeutig nachweisbar

Die Äpfel aus dem Vinschgau sind bekannt für ihre Qualität. Dank der vielen Sonnentage und der großen Temperatur-Unterschiede entwickeln sie intensive Aromen. Gleichzeitig erstreckt sich der Vinschgau über ein geomorphologisch sehr komplexes Gebiet mit besonderen Eigenschaften des Strontium-Isotopenverhältnisses im Boden. Dies ermöglicht es, die Äpfel aus dem Vinschgau eindeutig von den Äpfeln aus anderen norditalienischen Anbaugebieten zu unterscheiden.
Der Isotopen-Herkunftstest kann auch im Getreideanbau angewendet werden. Expertinnen und Experten von Eco Research und vom Versuchszentrum Laimburg haben, aufbauend auf das Projekt „Regiokorn" zur Aufwertung des Südtiroler Getreideanbaus, das Strontium-Isotopenverhältnis in Getreide (hauptsächlich Roggen und Dinkel) von mehr als 100 Feldern in verschiedenen Regionen Südtirols, des Trentino, Nordtirols und Osttirols gemessen. Die Ergebnisse zeigen, dass sich mithilfe der Isotopenanalyse Südtiroler Getreide eindeutig vom Getreide anderer Regionen unterscheiden lässt. Das liegt daran, dass der Getreideanbau in Südtirol hauptsächlich im Pustertal und im oberen Vinschgau stattfindet, also in Tälern, die sich durch eine andere Geomorphologie auszeichnen als andere Anbaugebiete.

jh

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