Agroforst-Systeme und Agri-Photovoltaik (Agri-PV) sind Strategien, um die Landwirtschaft klimaresilienter zu machen und Flächen effizienter zu nutzen. Allerdings werfen die Bäume bei Agroforst-Systemen auch Schatten auf die Ackerflächen, bei Agri-PV sind es Solarmodule. Bislang war unklar, wie gut die klassischen Ackerpflanzen mit diesen veränderten Lichtbedingungen zurechtkommen. Jennifer Moore von der Universität Hohenheim hat dies nun gemeinsam mit Kollegen untersucht.
Dafür untersuchte das Forschungsteam zwischen 2023 und 2024 an fünf Standorten in Deutschland die Photosyntheseleistung von fünf Nutzpflanzen, die deutsche Landwirte häufig anbauen: Gerste, Mais, Kohl, Kartoffeln und Ackerbohnen. Moore und ihr Team verglichen die Pflanzen auf den beschatteten Flächen mit jeweils voll besonnten Referenzflächen und erfassten die zentralen physiologischen Kennwerte mithilfe eines mobilen Photosynthese-Messsystems direkt an den Blättern. Bei zwei Flächen wurden die Nutzpflanzen durch Bäume im Rahmen von Agroforstbewirtschaftung beschattet, bei dreien durch über den Feldern installierte Solaranlagen.
Beschattete Pflanzen passen sich an Bedingungen an
Das Ergebnis: Unter den Beschattungsbedingungen sanken bei allen untersuchten Kulturen 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“, erklärt Moore „Das zeigt eine klare physiologische Anpassung an Teilbeschattung.“
„Besonders bemerkenswert ist, dass dieser Effekt bei allen untersuchten Kulturen auftrat, obwohl diese typischerweise nicht unter Beschattung wachsen“, sagt Seniorautor Andreas Schweiger von der Universität Hohenheim. „Sie verfügen also über eine deutlich größere Anpassungsfähigkeit, als wir bisher angenommen haben.“ Die Anpassungen treten demnach unabhängig von Standort, Boden, Bewirtschaftungsform und Schattensituation auf. „Ackerpflanzen stoßen unter moderater Beschattung also nicht zwangsläufig an ihre Grenzen, sondern können ihre Stoffwechselaktivität anpassen.“ Die beobachteten physiologischen Anpassungen bedeuten jedoch nicht automatisch höhere Erträge. Diese unterschieden sich je nach Standort und Kulturart und zeigten kein einheitliches Bild.
Unterschiede zwischen Agriforst und Agri-PV
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass Schatten nicht gleich Schatten ist“, erklärt Moore. „Kulturpflanzen können sich an eine moderate Teilbeschattung gut anpassen. Bereiche mit dauerhaft starker Beschattung sollten jedoch möglichst vermieden werden.“ Unter den halbtransparenten Photovoltaikmodulen der Agri-PV-Anlagen blieb die Photosynthese-Leistung meist vergleichsweise stabil. In Agroforstsystemen schwankten die Werte stärker - vermutlich weil Baumkronen ein unregelmäßigeres Schattenmuster erzeugen.
Die Forschenden beobachteten auch zwischen den Pflanzenarten Unterschiede: Während die meisten Kulturen insgesamt gut mit der Teilbeschattung zurechtkamen, reagierte Mais als sogenannte C4-Pflanze tendenziell empfindlicher. „Der C4-Stoffwechsel ist eine Anpassung an heiße und trockene Bedingungen. Bei schwächerem Licht können C4-Pflanzen ihre Photosynthese-Kapazität nicht ausreizen“, sagt Moore.
Agroforst und Agri-PV als Chance im Klimawandel
„Angesichts des Klimawandels dürften Hitze- und Dürreperioden das Wachstum der Pflanzen oft stärker begrenzen als der Schattenwurf von Agro-Forst oder Agri-PV-Anlangen“, sagt Schweiger. Die Systeme können daher helfen, die Landwirtschaft an den Klimawandel anzupassen: Durch sie werden Flächen doppelt genutzt und sie mindern Hitze- und Trockenstress, indem sie das Mikroklima verbessern, Bodentemperaturen senken und die Bodenfeuchte länger erhalten.
„Unsere Ergebnisse helfen dabei, Agroforst- und Agri-Photovoltaik-Systeme gezielter zu planen“, sagt Schweiger. „Wer weiß, welche Kulturen unter welchen Lichtbedingungen ihre Produktivität aufrechterhalten können, kann Sorten und Flächen besser aufeinander abstimmen.“
Quelle: Universität Hohenheim. Fachartikel: European Journal of Agronomy, doi: 10.1016/j.eja.2026.128268
