Änderungen im Wirkungsgrad der Photosynthese als Basis erhöhter Produktivität

Abstract

ZusammenfassungAm Beispiel von Phaseolus vulgaris var. nanus L. wird gezeigt, wie die einzelnen ökologischen Parameter den photosynthetischen Prozeß der Energiekonversion und Speicherung beeinflussen. Einzig eine kontinuierliche Erhöhung der Temperatur bewirkt einen simultanen Anstieg der Nettophotosynthese sowie des CO2‐ und des Lichtwirkungsgrades der Photosynthese. Wegen des vergleichsweise niederen Temperaturoptimums von C3‐Pflanzen bleiben die Nettophotosyntheseraten gering und ihr Wirkungsgrad bei Starklicht ist schlecht, obwohl C3‐Pflanzen grundsätzlich mit einem höheren Wirkungsgrad arbeiten könnten als C4‐Pflanzen. Soll das Gesamtenergieangebot an Licht und Temperatur durch C3‐Pflanzen besser genutzt werden können, muß das Temperaturoptimum angehoben werden. Dies geschieht am besten durch eine Erhöhung der CO2‐Konzentration.Wie nun die ökologischen Parameter Licht, CO2 und Temperatur in den verschiedenen Kombinationsmöglichkeiten auf die Effizienz der Photosynthese einwirken, wurde an Hand einer durch Meßwerte kontrollierten Modellvorstellung erarbeitet. Mit dieser Methode läßt sich auch die phorosynthetische Nutzung einer Erhöhung der Lichtintensität oder CO2‐Konzentration bestimmen. So sollen hohe CO2‐Konzentrationen immer nur bei hohen Lichtintensitäten und hohen Temperaturen (˜ 35 C) geboten werden. Die erhöhte CO2‐Tension muß daher immer gut auf das aktuelle Gesamtenergieniveau abgestimmt werden: Bei 35 C sollten CO2‐Konzentration (Y) und Lichtintensitär (X) der Funktion y = 1,5+60 angepaßt sein.Für Phaseolus ließe sich unter Glas durch entsprechende Manipulation der Kulturbedingungen die in trockenen Bohnen zu speichernde Sonnenenergie von 0.17 % auf 0,32 % der Globalstrahlung erhöhen. Dies bedeutet einen möglichen Ertragsgewinn von fast 100 %. Leider kann dieser Erfolg die an sich stark negative Energiebilanz der gärtnerischen und landwirtschaftlichen Kulturen nur geringfügig verbessern, da die Änderung der Kulturbedingungen im Glashaus relativ hohe zusätzliche Energieinvestitionen nach sich zieht und in vom Energieaufwand her günstigeren Freilandkulturen eine Erhöhung der CO2‐Konzentration nur schwer verwirklichbar ist.