Naukowcy zbadali reakcję roślin na zacienienie w systemach Agri-PV i agroforestrze
Najnowsze badania przeprowadzone przez Uniwersytet Hohenheim w Stuttgarcie we współpracy z Centrum Badawczym Jülich pokazują, że typowe rośliny uprawne, takie jak ziemniaki czy kukurydza, potrafią dostosować swoją fotosyntezę do warunków częściowego zacienienia, które występują w systemach agrowoltaicznych (Agri-PV) oraz agroforestrze. W agroforestrze cienie rzucają drzewa, natomiast w Agri-PV – moduły fotowoltaiczne.
Zespół badawczy odkrył, że rośliny w warunkach ograniczonego dostępu do światła efektywniej wykorzystują dwutlenek węgla (CO₂) w procesie fotosyntezy. Ta zdolność adaptacyjna, obecna już w konwencjonalnych odmianach, stanowi obiecujący punkt wyjścia do celowanej selekcji i hodowli roślin przeznaczonych do systemów Agri-PV i agroforestry.
Badania terenowe w latach 2023–2024
W latach 2023 i 2024 naukowcy przeprowadzili badania na pięciu stanowiskach w Niemczech, analizując wydajność fotosyntezy pięciu ważnych gatunków roślin uprawnych: jęczmienia, kukurydzy, kapusty, ziemniaków i bobiku. Porównaniem były w pełni nasłonecznione powierzchnie referencyjne. W warunkach zacienienia u wszystkich badanych roślin zaobserwowano spadek oddychania ciemnego oraz obniżenie punktu kompensacji światła.
– Mówiąc w uproszczeniu, rośliny traciły mniej CO₂ przez oddychanie i potrzebowały mniej światła do wiązania węgla, który jest niezbędny do wzrostu i owocowania – wyjaśnia doktorantka Jennifer Moore. – To wyraźna oznaka fizjologicznej adaptacji do częściowego zacienienia.
Szczególnie istotne jest, że efekt ten wystąpił u wszystkich badanych gatunków, mimo że zwykle nie rosną one w cieniu. – Mają więc znacznie większą zdolność adaptacyjną, niż dotychczas zakładaliśmy – podkreśla kierownik działu Andreas Schweiger.
Różnice między systemami
Zaobserwowano jednak różnice między oboma systemami uprawy. Pod modułami fotowoltaicznymi wydajność fotosyntezy pozostawała w większości stabilna, natomiast w agroforestrze wartości były bardziej zmienne. – Nasze wyniki pokazują, że cień nie jest taki sam – mówi Moore. – Rośliny uprawne dobrze radzą sobie z umiarkowanym zacienieniem, ale należy unikać obszarów o trwałym, silnym zacienieniu.
Systemy agroforestry i Agri-PV łagodzą również stres cieplny i suszę, poprawiając mikroklimat, obniżając temperaturę gleby i dłużej utrzymując wilgoć. – W obliczu zmian klimatycznych okresy upałów i suszy mogą ograniczać wzrost roślin w większym stopniu niż zacienienie przez drzewa czy moduły – dodaje Schweiger. – Zdolność adaptacyjna roślin może zatem zyskiwać na znaczeniu w przyszłości.
Badania te otwierają nowe perspektywy dla zrównoważonego rolnictwa i produkcji energii odnawialnej, wskazując, że agrowoltaika może być efektywnym rozwiązaniem łączącym produkcję żywności z generowaniem czystej energii.
Źródło: Photon (DE)
Fot. Pexels / Tom Fisk
