光伏農(nóng)業(yè)有機(jī)耦合的蔬菜作物種植適應(yīng)性研究初探

　　摘要:為高效利用光伏扶貧電站的土地資源，實現(xiàn)光伏發(fā)電和農(nóng)業(yè)利用有機(jī)耦合，增加單位土地面積經(jīng)濟(jì)效益，選取2個扶貧重點(diǎn)村的光伏電站作為試驗點(diǎn)，選擇多種常見蔬菜在光伏板下種植，進(jìn)行適應(yīng)性研究，并設(shè)電站周邊空地同步作種植對比試驗。觀測蔬菜生長勢、產(chǎn)量、品質(zhì)等指標(biāo)，結(jié)果表明，光伏板的架設(shè)影響光照條件，對蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)均有不同程度的影響，但供試作物均能適應(yīng)光伏電站內(nèi)的生長環(huán)境并獲得產(chǎn)出。

　　關(guān)鍵詞:光伏農(nóng)業(yè);蔬菜種植;精準(zhǔn)扶貧

　　2015年開始，杭州市市級財政安排專項資金利用荒山、荒地、荒灘等建設(shè)光伏發(fā)電扶貧電站，累計已完成57個光伏扶貧試點(diǎn)項目，裝機(jī)規(guī)模約為10MW，年發(fā)電約1000萬kW·h，各區(qū)(縣、市)也積極安排資金，建設(shè)光伏扶貧電站約50個。每個村集體每年可增收10萬元以上，平均投資收益率10%以上，極大地促進(jìn)消薄增收工作［1］。國內(nèi)外的研究與實踐表明［2］，土地資源一直是光伏電站建設(shè)中的重要限制因素。光伏電站建設(shè)原則上以荒山、荒地、荒灘為主，但在人口密集的長三角地區(qū)，荒山、荒地資源十分緊缺，因此，高效利用光伏電站下的土地資源，將光伏發(fā)電和農(nóng)業(yè)利用有機(jī)耦合，增加單位土地面積的經(jīng)濟(jì)效益，是實現(xiàn)光伏發(fā)電電站可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。

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　　1材料與方法

　　1.1試驗時間與地點(diǎn)

　　試驗于2019年9月至2020年11月進(jìn)行。地點(diǎn)1:浙江省杭州市建德市扶貧重點(diǎn)村A的光伏電站，電站裝機(jī)總?cè)萘?00kW，占地面積3500m2;土地利用性質(zhì)為平整改造后的荒山坡地。光伏電站按照浙江省“農(nóng)光互補(bǔ)”標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(圖1)。太陽能板安裝傾角為22°，支撐采用雙立柱結(jié)構(gòu)，后排前立柱與前排后立柱間距3.5～6.5m，每排光伏板整體抬高，前低后高，前端離地面高度為2.0m，后端離地面高度為3.34m。

　　地點(diǎn)2:浙江省杭州市淳安縣扶貧重點(diǎn)村B的光伏電站，電站裝機(jī)總?cè)萘?60kW，占地面積2400m2;土地利用性質(zhì)為荒地。光伏電站按照浙江省“農(nóng)光互補(bǔ)”標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，依山而建(圖2)。太陽能板安裝傾角為22°，支撐采用單立柱結(jié)構(gòu)，前排立柱與后排立柱間距3.5m，每排光伏板整體抬高，前低后高，前端離地面高度為2.0m，后端離地面高度為3.34m。

　　1.2處理設(shè)計

　　選取辣椒、茄子、番茄、生菜、大白菜5種常見蔬菜在光伏板下進(jìn)行小區(qū)試驗，同時在電站周邊無光伏板遮陰空地設(shè)置同等面積的對照區(qū)。辣椒試驗在A村(3排光伏板下)進(jìn)行，小區(qū)面積100m2，育苗移栽800株。茄子試驗在A村(4排光伏板下)進(jìn)行，小區(qū)面積130m2，育苗移栽800株。番茄試驗在B村(2排光伏板下)進(jìn)行，小區(qū)面積60m2，育苗移栽280株。生菜試驗在B村(1排光伏板下)進(jìn)行，小區(qū)面積40m2。大白菜試驗B村(1排光伏板下)進(jìn)行，小區(qū)面積40m2。

　　2結(jié)果與分析

　　2.1對蔬菜生長情況的影響

　　晶硅電池組件的透光率為零，非晶硅薄膜電池組件的光能轉(zhuǎn)換率略低于晶硅電池組件，其透光率根據(jù)生產(chǎn)工藝為10%左右，最高可達(dá)到40%［3］。光伏電站受光伏電板的遮擋作用，光伏電板下和項目區(qū)外圍在土壤含水量、光照和溫度等方面有差異，形成了不同的小氣候類型，對植物的生長發(fā)育產(chǎn)生深刻影響［4-5］。表1可見，光伏板的架設(shè)對蔬菜的生長有影響。處理組的植株對抗自然災(zāi)害能力更強(qiáng)，旱澇、大風(fēng)天氣對其干擾小，但對病蟲害的抵抗能力弱，果實易蛀蟲，植株易死亡。

　　2.2對蔬菜產(chǎn)量與品質(zhì)的影響

　　光伏板下處理組和對照組中的蔬菜作物的產(chǎn)量、外觀、品質(zhì)等指標(biāo)對比見表2?？梢?，處理組蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)均比對照組要差。辣椒和茄子對照組產(chǎn)量比處理組增加20%左右，對照組外觀明顯比處理組好，加工后口感對照組較好;番茄、生菜、大白菜2組產(chǎn)量相差60%左右，光伏板遮擋對其生長影響較大，外觀和食用口感明顯比對照組差。

　　2.3對番茄營養(yǎng)成分的影響

　　果實中可溶性固形物含量是評價番茄營養(yǎng)價值的重要指標(biāo)，可溶性固形物含量越高，營養(yǎng)價值越高;果實中可溶性糖和有機(jī)酸的含量比值是評價番茄品質(zhì)的指標(biāo)，一般情況下，糖酸比越小，果實風(fēng)味品質(zhì)越差［6］。根據(jù)表3結(jié)果，處理組番茄的可溶性固形物和糖酸比均小于對照組，可見，光伏板的架設(shè)對番茄風(fēng)味口感影響較大。

　　3小結(jié)與討論

　　對5種常見蔬菜的種植適應(yīng)性對比試驗結(jié)果表明，符合浙江省光伏扶貧建設(shè)要求的光伏電站，因支架較高，光伏方陣前后陣列中心間距較寬，空氣流通，既滿足采光要求，也有充分的種植空間，適合多種作物種植。光伏板架設(shè)影響光照條件，對蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)均有不同程度的影響，但供試作物均能適應(yīng)光伏電站內(nèi)的生長環(huán)境并獲得產(chǎn)出。光伏扶貧電站一般建設(shè)在荒山、荒地、荒灘上，土壤有機(jī)質(zhì)含量較低，土地相對貧瘠，生產(chǎn)上可以通過改良土壤、適當(dāng)增施有機(jī)肥料、提升地力、改進(jìn)種植方式等措施增加作物產(chǎn)量，提高作物品質(zhì)。

　　光伏發(fā)電和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在土地使用上的共性和互補(bǔ)，頂層光伏發(fā)電+地面栽培作物，空間上獨(dú)立存在，2個產(chǎn)業(yè)不發(fā)生沖突，互惠互利，提高土地利用率，更不會改變土地性質(zhì)，實現(xiàn)一地多用［7］。在光伏電站內(nèi)應(yīng)種植適宜的農(nóng)作物品種，既可以保障光伏發(fā)電的收益，如本文中扶貧重點(diǎn)村A的光伏電站建設(shè)投資100萬元，每年可為村集體增加10萬元發(fā)電收益，又增加了農(nóng)作物收益，進(jìn)一步提高土地利用效率，將光伏發(fā)電和農(nóng)業(yè)利用有機(jī)耦合，實現(xiàn)了“光伏+農(nóng)業(yè)”的雙贏效果，具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　本次試驗蔬菜均為喜光作物，沒有對喜陰作物進(jìn)行對比試驗，可進(jìn)一步深入研究，篩選適合的喜陰作物，高效利用光伏板下的土地資源，增加農(nóng)業(yè)收益。光伏板的遮陽具有一定的降溫作用，對夏季種植有利，在寒冬惡劣天氣下，光伏板對下方作物也有一定的保護(hù)作用，因此，可以針對光伏板對下方季節(jié)性作物種植進(jìn)行品種篩選研究。

　　參考文獻(xiàn):

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　?。?］魏來，余明艷，覃楠楠，等．農(nóng)光耦合系統(tǒng)對田間光照條件和甘薯生長的影響［J］．浙江大學(xué)學(xué)報(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版)，2019，45(3):288-295．

　?。?］周長吉，高秀清．光伏技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用［M］．北京:農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2014:67．

　?。?］孫艷萍，張曉萍，徐金鵬，等．黃土高原水蝕風(fēng)蝕交錯帶植被覆蓋時空演變分析［J］．西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2012，40(2):143-150，156．

　　華永新，覃舟，唐洪興，宋云蔚，屠翰

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