Zwischenfruchtanbau, der gleichzeitige Anbau mehrerer Nutzpflanzen, ist für die Maximierung der Ressourcennutzung von Vorteil, birgt jedoch Herausforderungen, da niedrigere Nutzpflanzen durch höhere Nutzpflanzen beschattet werden. Diese Schattierung, quantifiziert als Cumulative Shading Capacity (CSC), hat einen erheblichen Einfluss auf die Lichtaufnahme und die Ernteeffizienz, ist aber noch wenig verstanden. Frühere Forschungen konzentrierten sich hauptsächlich auf die Lichtverteilung und die Reaktionen der Pflanzen, ohne den CSC und seine Variabilität zwischen den Reihen direkt zu quantifizieren. Trotz der Versuche, geometrische und statistische Modelle zu verwenden, ist eine genaue, direkte CSC-Quantifizierung und das Verständnis der Heterogenität zwischen Reihen immer noch schwer zu erreichen.
Ein Forschungsteam hat eine Studie veröffentlicht Artikel In Pflanzenphänomik zu diesem Thema mit dem Titel „Quantifizierung der kumulativen Beschattungsfähigkeit in einem Mais-Sojabohnen-Zwischenfruchtanbausystem unter Verwendung unbemannter Luftfahrzeuge“.
In dieser Studie nutzten die Forscher unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs), um Höhenunterschiede im Blätterdach und die Sonnenposition zu messen. Dies führte zur Entwicklung eines Shading Capacity Model (SCM) zur Quantifizierung der Schattenwirkung auf Sojabohnen in Mais-Sojabohnen-Zwischenfruchtanbausystemen. Das SCM zeigte, dass die südlichste Sojabohnenreihe durchgehend den höchsten Schattierungsanteil aufwies, mit erheblichen Schwankungen je nach Streifenkonfiguration und Pflanzendichte.
Die beobachtete maximale kumulative Verschattungskapazität (CSC) betrug 123,77 MJ m-2. Es wurde ein quantitativer Zusammenhang zwischen dem CSC und dem Höhenzuwachs des Sojabohnen-Baldachins festgestellt, was darauf hindeutet, dass mit der Höhe des Baldachins auch der CSC zunahm. Das Modell bewertete auch die Auswirkungen des Höhenunterschieds des Blätterdachs, des Breitengrads und der Pflanzrichtung auf die Beschattung und stellte fest, dass größere Höhenunterschiede und Breitengrade zu einer stärkeren Beschattung führten, während eine Pflanzrichtung zwischen 90° und 120° diese minimierte.
Die Studie ergab, dass sich der Schattenabstand von Mais auf benachbarten Sojabohnenreihen im Laufe der Wachstumsstadien veränderte, beeinflusst durch die Höhe des Blätterdachs und die Sonnenbahn. Eine detaillierte Analyse ergab, dass die erste Sojabohnenreihe typischerweise den größten Schattenanteil aufwies, wobei sich die Menge der Schattierung je nach Zwischenfruchtanbau und -konfiguration deutlich unterscheidet. Insgesamt kam es bei Behandlungen mit geringeren Abständen zwischen Mais und Sojabohne (Dms) zu einer stärkeren Schattierung.
Darüber hinaus wurde eine positive Korrelation zwischen der Zunahme der Blätterdachhöhe von Sojabohnen und dem CSC festgestellt, was darauf hindeutet, dass größere Sojabohnen einer stärkeren Beschattung ausgesetzt waren. Abschließend wurde in der Studie untersucht, wie verschiedene Faktoren den gesamten Beschattungsanteil des Sojastreifens beeinflussen. Es wurde festgestellt, dass der Höhenunterschied des Blätterdachs, der Breitengrad und die Pflanzrichtung das Schattenverhältnis erheblich beeinflussten, wobei bestimmte Richtungen und Konfigurationen die Schatteneffekte minimierten.
Insgesamt ist diese Studie wertvoll für die Optimierung von Zwischenfruchtanbaumustern durch Anpassung von Faktoren wie Pflanzkonfigurationen und -richtungen und weist auf Potenzial für zukünftige Anwendungen zur Verbesserung des Pflanzenwachstums, der Lichtkonkurrenz und des Mikroklimamanagements in größerem Maßstab durch Integration mit Pflanzenmodellen oder Fernerkundungsdaten hin.
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Min Li et al., Quantifizierung der kumulativen Beschattungsfähigkeit in einem Mais-Sojabohnen-Zwischenfruchtanbausystem unter Verwendung eines unbemannten Luftfahrzeugs, Pflanzenphänomik (2023). DOI: 10.34133/plantphenomics.0095
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