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Wie passen sich Kulturpflanzen an den Schatten von Solarmodulen an?
Solarmodule über Äckern nehmen Kulturpflanzen einen Teil des Sonnenlichts. Eine Feldstudie an fünf Nutzpflanzen zeigt nun, dass sich deren Photosynthese an diese Teilverschattung anpassen kann. Im Schatten sanken sowohl die Atmungskosten als auch der Lichtbedarf für eine positive Kohlenstoffbilanz. Das könnte erklären, warum manche Feldfrüchte weniger empfindlich auf Beschattung reagieren als erwartet.
Stuttgart (Deutschland). Agri-Photovoltaik soll zwei knappe Ressourcen auf derselben Fläche erzeugen, denn über oder zwischen Nutzpflanzen produzieren Solarmodule Strom, während der Acker weiterhin landwirtschaftlich genutzt wird. Doch beide Systeme konkurrieren um Sonnenlicht, denn je mehr Strahlung die Module abfangen, desto weniger bleibt zunächst für die Photosynthese der Pflanzen übrig. Wie gut sich Kulturpflanzen an diese Bedingungen anpassen können, ist deshalb entscheidend für die Planung solcher Anlagen.
Ein Forschungsteam mit Beteiligung der Universität Hohenheim hat diese Anpassungsfähigkeit nun unter realen Feldbedingungen untersucht. Die öffentlich zugängliche Vorfassung der Arbeit wurde im Dezember 2025 veröffentlicht und wird von der Universität Hohenheim weiterhin in ihrer Publikationsübersicht als noch nicht fachbegutachteter Preprint geführt, weshalb die Detailangaben der vorliegenden Auswertung auf dieser zugänglichen Fassung beruhen.
Für ihre Untersuchung haben die Wissenschaftler mehrere Agri-PV- und Agroforstflächen in Deutschland einbezogen. Untersucht wurden Gerste, Bohnen, Kartoffeln, Kohl und Mais, womit das Team Pflanzen mit deutlich verschiedenen Wachstumsformen und Ansprüchen an die Lichtversorgung abdeckte. Auf den jeweiligen Flächen verglichen die Forscher beschattete Pflanzen mit Exemplaren, die unter vollem Sonnenlicht wuchsen.
Dazu maßen sie den Gasaustausch der Blätter bei unterschiedlichen Lichtstärken und erstellten daraus sogenannte Lichtantwortkurven, die zeigen, wie stark ein Blatt bei zunehmender Beleuchtung Kohlendioxid durch Photosynthese aufnimmt. Aus den Kurven bestimmten die Wissenschaftler unter anderem die Atmung im Dunkeln und den Lichtkompensationspunkt, der die Lichtstärke bezeichnet, bei der sich Kohlendioxidaufnahme durch Photosynthese und Kohlendioxidabgabe durch Atmung gerade ausgleichen.
Trotz unterschiedlicher Standorte, Anbaumethoden und Beschattungsbedingungen zeigte sich ein gemeinsames Muster, denn die beschatteten Pflanzen hatten eine geringere Dunkelatmung als ihre Artgenossen unter voller Sonne. Sie verloren in Phasen ohne Photosynthese demnach weniger zuvor gebundenen Kohlenstoff über den Stoffwechsel.
Gleichzeitig sank unter der Teilverschattung der Lichtkompensationspunkt, sodass die Pflanzen weniger Licht benötigten, bevor ihre Photosynthese die Verluste durch die Atmung ausglich und die Kohlenstoffbilanz positiv wurde. Beide Veränderungen deuten darauf hin, dass die Pflanzen ihren Stoffwechsel an das geringere Lichtangebot angepasst haben, wobei diese Reaktion trotz der verschiedenen Kulturen und Anbausysteme vergleichsweise konsistent auftrat.
Damit zeigen selbst Sorten, die ursprünglich für den gewöhnlichen Freilandanbau ausgewählt wurden, eine gewisse physiologische Plastizität gegenüber Schatten. Die Pflanzen sind demnach nicht lediglich einer geringeren Strahlungsmenge ausgesetzt und verändern zugleich die Bedingungen, unter denen sich die Nutzung des verbliebenen Lichts für sie energetisch lohnt.
„Besonders bemerkenswert ist, dass dieser Effekt bei allen untersuchten Kulturen auftrat, obwohl diese typischerweise nicht unter Beschattung wachsen. Sie verfügen also über eine deutlich größere Anpassungsfähigkeit, als wir bisher angenommen haben“, erklärt Prof. Dr. Andreas Schweiger.
Aus dieser Anpassung folgt allerdings nicht automatisch, dass eine stärkere Verschattung ohne Folgen für den Ertrag bleibt. Die neue Untersuchung konzentriert sich auf physiologische Reaktionen der Blätter und belegt keine generelle Ertragsstabilität unter Agri-PV. Wie vi