Pflanzen ertragen Verschattung durch Agri-PV-Anlagen besser als angenommen

Photovoltaikanlagen auf Feldern, sogenannte Agri-PV-Anlagen, haben verschiedene Vorteile: Sie erzeugen Strom und schützen dabei gleichzeitig die Pflanzen vor Auswirkungen des Klimawandels. Die Befürchtung war aber, dass durch die Verschattung die Erträge sinken. Die Pflanzen sind jedoch anpassungsfähiger als angenommen.

In einer Feldstudie haben die Universität Hohenheim und das Forschungszentrum Jülich in den Jahren 2023 und 2024 an fünf Standorten die Auswirkungen an Agri-PV- und Agroforst-Systemen auf die Feldfrüchte untersucht, die typischerweise in unseren Breiten angebaut werden: Gerste, Ackerbohnen, Kartoffeln, Kohl und Mais. Dabei haben sich gezeigt, dass sich die Pflanzen an die Teilbeschattung anpassten, berichtet das Team in der Fachzeitschrift European Journal of Agronomy.

So sank bei allen untersuchten Pflanzen unter der Beschattung sowohl die Dunkelatmung als auch der Lichtkompensationspunkt. „Vereinfacht ausgedrückt heißt das, dass die Pflanzen weniger CO₂ durch Atmung verloren und gleichzeitig weniger Licht benötigten, um Kohlenstoff zu fixieren, den sie benötigen, um zu wachsen und Früchte zu bilden“, sagte Jennifer Moore, Hauptautorin der Studie. „Das zeigt eine klare physiologische Anpassung an Teilbeschattung.“

Mais ist empfindlicher

Der Effekt tritt laut den Forschern bei allen Feldfrüchten auf, unabhängig von Standort, Boden, Bewirtschaftungsform und Schattensituation. „Ackerpflanzen stoßen unter moderater Beschattung also nicht zwangsläufig an ihre Grenzen, sondern können ihre Stoffwechselaktivität anpassen“, resümierte Fachgebietsleiter Andreas Schweiger. „Sie verfügen also über eine deutlich größere Anpassungsfähigkeit, als wir bisher angenommen haben.“ Lediglich Mais, der einen anderen Stoffwechselweg nutzt, reagierte empfindlicher auf die Verschattung.

Anhand von Parametern wie Dunkelatmung oder Lichtkompensationspunkt könnten schattentolerantere Sorten identifiziert und für Anbausysteme mit Beschattung ausgewählt werden. „Unsere Ergebnisse helfen dabei, Agroforst- und Agri-Photovoltaik-Systeme gezielter zu planen“, sagte Schweiger. „Wer weiß, welche Kulturen unter welchen Lichtbedingungen ihre Produktivität aufrechterhalten können, kann Sorten und Flächen besser aufeinander abstimmen.“

Unterschiede ergaben sich jedoch bei der Art der Beschattung, also ob durch Photovoltaikmodule oder – bei Agroforst – durch Bäume. Unter den PV-Modulen blieb die Photosynthese-Leistung relativ stabil. Unter den Bäumen hingegen schwankte sie stärker. Die Forscher führten das darauf zurück, dass Baumkronen ein weniger regelmäßiges Schattenmuster erzeugen. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass Schatten nicht gleich Schatten ist“, sagte Moore. „Kulturpflanzen können sich an eine moderate Teilbeschattung gut anpassen. Bereiche mit dauerhaft starker Beschattung sollten jedoch möglichst vermieden werden.“

Agroforst und Agri-PV sollen helfen, Nutzpflanzen vor dem Klimawandel zu schützen: Durch die Verschattung wird die Sonneneinstrahlung und dadurch Hitzestress gemindert. Dadurch trocknet zudem der Boden nicht so stark aus, die Bodentemperaturen steigen weniger. Im Obstanbau ersetzen Agri-PV-Module die Netze, mit denen die Obstbauern ihre Pflanzen vor Hagel und Starkregen schützen. Agri-PV-Anlagen bescheren den Landwirten im Gegenzug noch Einnahmen.

(wpl)