Eine umfassende Feldstudie der Universität Hohenheim in Zusammenarbeit mit dem Forschungszentrum Jülich hat gezeigt, dass gängige Ackerpflanzen wie Gerste, Bohnen, Kartoffeln, Kohl und Mais unter den Bedingungen von Agroforst- und Agri-Photovoltaik-Systemen (Agri-PV) besser mit Beschattung umgehen können als bisher angenommen. Diese Erkenntnisse eröffnen neue Perspektiven für eine klimaresiliente Landwirtschaft und die gezielte Züchtung von Pflanzen, die in schattigen Umgebungen gedeihen können.
Agroforstsysteme und Agri-PV sind vielversprechende Ansätze, um landwirtschaftliche Flächen effektiver zu nutzen und gleichzeitig die Auswirkungen des Klimawandels zu mildern. In diesen Systemen werfen Bäume oder Solarmodule Schatten auf die Anbauflächen, was eine wichtige Frage aufwirft: Wie gut können klassische Ackerpflanzen mit den veränderten Lichtverhältnissen umgehen? Die Ergebnisse der Studie belegen, dass die Anpassungsfähigkeit dieser Pflanzen größer ist, als bislang vermutet.
Die Untersuchung fand in den Jahren 2023 und 2024 an fünf Standorten in Deutschland statt. Die Forscher analysierten die Photosynthese-Leistung der genannten Pflanzenarten in Vergleich zu voll besonnten Kontrollflächen. Hierbei kamen mobile Messsysteme zum Einsatz, um unter realen Bedingungen zentrale physiologische Parameter direkt an den Blättern zu erfassen. Die Resultate zeigen, dass unter den Bedingungen der teilweisen Beschattung sowohl die Dunkelatmung als auch der Lichtkompensationspunkt bei allen getesteten Kulturpflanzen verringert waren. Dies bedeutet, dass die Pflanzen bei weniger Licht sowohl weniger CO₂ durch Atmung verloren als auch weniger Licht benötigten, um den für ihr Wachstum notwendigen Kohlenstoff zu fixieren.
Dr. Jennifer Moore, eine der Doktorandinnen, die an der Studie beteiligt war, erklärt: „Die Ergebnisse belegen eine klare physiologische Anpassung an die Teilbeschattung. Interessant ist, dass diese Anpassungen unabhängig von Standort, Bodenart oder Schattensituation auftraten. Ackerpflanzen scheinen also in der Lage zu sein, ihre Stoffwechselaktivität an moderate Beschattung anzupassen.“ Dies könnte weitreichende Implikationen für die zukünftige Landwirtschaft haben, besonders in Zeiten des Klimawandels, in denen Hitze- und Trockenperioden häufiger auftreten werden.
Die Studie ergab auch Unterschiede in der Reaktion der Pflanzen auf die verschiedenen Schattensituationen der beiden Anbausysteme. Während die Photosynthese-Leistung unter Solarmodulen relativ stabil blieb, variierten die Werte in Agroforstsystemen stärker. Dies liegt wahrscheinlich daran, dass Baumkronen ein unregelmäßiges Schattenmuster erzeugen. Dr. Moore betont, dass „Schatten nicht gleich Schatten ist“ und dass moderate Teilbeschattung für viele Kulturpflanzen durchaus vorteilhaft sein kann. Starke, dauerhafte Beschattung sollte jedoch vermieden werden, um die Produktivität nicht zu gefährden.
Ein weiterer interessanter Aspekt der Studie war die unterschiedliche Empfindlichkeit der Pflanzenarten gegenüber Lichtveränderungen. Während die meisten Kulturen gut auf die Teilbeschattung reagierten, zeigte sich Mais als C4-Pflanze tendenziell empfindlicher und konnte seine Photosynthese-Kapazität unter reduzierter Lichtverfügbarkeit nicht optimal nutzen. Dies lässt darauf schließen, dass die Züchtung von schattentoleranteren Sorten für Anbausysteme mit teilweiser Beschattung von großer Bedeutung ist.
Die gewonnenen physiologischen Daten bieten wertvolle Grundlagen für die gezielte Planung und Züchtung von Pflanzen, die unter den spezifischen Bedingungen von Agroforst- und Agri-PV-Systemen gedeihen können. Diese Erkenntnisse könnten es ermöglichen, geeignete Sorten auszuwählen und Flächen optimal zu nutzen, um die Produktivität auch unter suboptimalen Lichtverhältnissen aufrechtzuerhalten.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Forschungsergebnisse nicht nur die Anpassungsfähigkeit der Ackerpflanzen unter verschiedenen Lichtbedingungen belegen, sondern auch neue Perspektiven für eine nachhaltige Landwirtschaft eröffnen. Die Kombination von Agroforst und Agri-PV bietet nicht nur die Möglichkeit, Flächen effizient zu nutzen, sondern trägt auch zur Verbesserung des Mikroklimas und der Bodenfeuchtigkeit bei, was in Zeiten des Klimawandels von entscheidender Bedeutung ist.
