Fotosynthese

Die Fotosynthese ist der biochemische Prozess autotropher Organismen, bei dem unter Nutzung von Lichtenergie aus Kohlenstoffdioxid (CO₂) und Wasser (H₂O) energiereiche organische Verbindungen, vorrangig Glucose, sowie molekularer Sauerstoff (O₂) gebildet werden. In der Landwirtschaft ist dieser Vorgang die primäre Grundlage der Biomasseproduktion und damit des pflanzlichen Ertrags. Die Reaktion findet in den Chloroplasten der Mesophyllzellen statt und wird in die lichtabhängigen Reaktionen der Thylakoidmembran und den Calvin-Zyklus des Stromas unterteilt. Die Lichtreaktion erzeugt über die Photosysteme II und I die Energieträger ATP und NADPH, welche für die CO₂-Fixierung durch das Enzym Rubisco benötigt werden.

Die Effizienz der Fotosynthese wird durch Umweltfaktoren wie Lichtintensität, Temperatur, Wasserverfügbarkeit und CO₂-Konzentration limitiert. In der pflanzenbaulichen Praxis ist die Steigerung der fotosynthetischen Leistung ein zentrales Züchtungsziel, wobei der Schwerpunkt auf der Optimierung der Rubisco-Aktivität und der Lichtnutzungseffizienz liegt. Im Kontext der Düngeplanung ist ein ausreichender Stickstoff- und Magnesiumversorgungsstatus für den Aufbau des Photosyntheseapparats erforderlich. Die Netto-Fotosynthese, definiert als Differenz aus Bruttoprimärproduktion und Pflanzenatmung, bestimmt die Trockenmasseakkumulation und ist eine Kenngröße in Modellen zur Ertragsschätzung.