Gerste, Ackerbohnen, Kartoffeln, Kohl und Mais benötigen unter Teilbeschattung weniger Licht, um Kohlenstoff für Wachstum und Fruchtbildung zu fixieren. Das ergaben Untersuchungen der Universität Hohenheim und des Forschungszentrums Jülich an fünf Standorten in Deutschland. Die Forschenden untersuchten 2023 und 2024 die Photosynthese der fünf Kulturen unter realen Bedingungen in Agri-PV- und Agroforstsystemen und verglichen sie mit voll besonnten Referenzflächen.

Pflanzen senken unter Agri-PV und Agroforst ihren Lichtbedarf

Bei allen untersuchten Kulturen sanken unter Beschattung sowohl die Dunkelatmung als auch der Lichtkompensationspunkt. Die Pflanzen verloren damit weniger CO₂ durch Atmung und benötigten zugleich weniger Licht für die Kohlenstofffixierung.

Nach Angaben der Forschenden trat die physiologische Anpassung über unterschiedliche Standorte, Böden, Bewirtschaftungsformen und Schattensituationen hinweg auf. Die Ergebnisse zeigen damit, dass auch Kulturen, die üblicherweise unter voller Sonneneinstrahlung wachsen, ihren Stoffwechsel an moderate Teilbeschattung anpassen können.

Die Messungen erfolgten mit einem mobilen Photosynthese-Messsystem direkt an den Blättern. Untersucht wurden Gerste, Mais, Kohl, Kartoffeln und Ackerbohnen, die nach Angaben der Universität häufig in Deutschland angebaut werden.

Agri-PV und Agroforst erzeugen unterschiedliche Schattenmuster

Zwischen den beiden untersuchten Anbausystemen zeigten sich Unterschiede. Unter Photovoltaikmodulen blieb die Photosyntheseleistung meist vergleichsweise stabil. In Agroforstsystemen schwankten die Werte stärker. Als mögliche Ursache nennen die Forschenden die unregelmäßigeren Schattenmuster von Baumkronen.

Auch die Pflanzenarten reagierten unterschiedlich. Mais erwies sich als C4-Pflanze tendenziell empfindlicher gegenüber einer geringeren Lichtverfügbarkeit. Die Forschenden führen dies darauf zurück, dass C4-Pflanzen ihre Photosynthesekapazität bei schwächerem Licht nicht vollständig ausschöpfen können.

Dauerhaft stark beschattete Bereiche sollten nach Einschätzung des Forschungsteams dennoch möglichst vermieden werden. Die Ergebnisse beziehen sich auf die Anpassung der Pflanzen an moderate Teilbeschattung.

Physiologische Anpassung bedeutet nicht automatisch mehr Ertrag

Kennwerte wie Dunkelatmung und Lichtkompensationspunkt könnten künftig dazu dienen, schattentolerante Sorten für Agri-PV- und Agroforstsysteme zu identifizieren. Die bereits bei konventionellen Sorten beobachtete Anpassungsfähigkeit sehen die Forschenden zudem als möglichen Ansatzpunkt für die Pflanzenzüchtung.

Aus den physiologischen Ergebnissen lassen sich allerdings keine einheitlichen Aussagen zum Ertrag ableiten. Die Ertragsdaten unterschieden sich je nach Standort und Kulturart.

Agri-PV- und Agroforstsysteme ermöglichen nach Angaben der Forschenden eine Mehrfachnutzung landwirtschaftlicher Flächen. Zudem könnten sie Hitze- und Trockenstress mildern, indem sie das Mikroklima verbessern, die Bodentemperatur senken und die Bodenfeuchte länger erhalten.

„Angesichts des Klimawandels dürften Hitze- und Dürreperioden das Wachstum der Pflanzen oft stärker begrenzen als der Schattenwurf von Agroforst- oder Agri-PV-Anlagen“, sagt Fachgebietsleiter Andreas Schweiger. „Die physiologische Anpassungsfähigkeit der Kulturpflanzen könnte deshalb künftig an Bedeutung gewinnen.“

Für die Planung von Agri-PV- und Agroforstsystemen liefert die Studie damit vor allem Erkenntnisse darüber, wie verschiedene Kulturpflanzen auf reale Beschattungsbedingungen reagieren.

Die Originalstudie mit dem Titel “Partial shade effects of dual land use systems: Harnessing plant acclimation to drive sustainable farming solutions” ist hier abrufbar.

Quelle: Universität Hohenheim | www.solarserver.de © Solarthemen Media GmbH