研究表明太阳能阵列如何在干旱期间助力草地恢复

该研究成果本周发表于《环境研究快报》。论文概述了光伏阵列部署于草原生态系统时潜在的效益与挑战。这些发现对于研究西部干旱地区现状及未来气候变化影响具有特殊意义。

虽然太阳能系统是可再生能源的重要来源，但它们会减少植物生长所需光照，可能通过影响野生动物栖息、碳储存能力和牲畜饲草产量等方式改变这些复杂生态系统。这项基于科罗拉多州朗蒙特农光互补设施四年数据的研究，首次实地测试了太阳能与草地共置如何改变生态动态。

科罗拉多半干旱草原的季节性降水量往往难以满足植被需求。

研究团队发现，该环境中光伏系统下方及周边的植物因部分遮阴和面板凝结水获益——这有助于它们在严酷夏季维持生存。干旱年份数据显示，面板东侧草地产量最高可比邻近开阔区域提升90%。在多雨及正常年份，这种增产效应虽有所减弱，但面板东侧仍保持更高产量。

康奈尔大学博士后研究员马修·斯特基奥与科罗拉多州立大学杰出教授艾伦·纳普共同撰写了该论文。斯特基奥曾任职于纳普教授的生物学团队，现仍为科罗拉多州立大学附属研究员。

斯特基奥表示，该结果证明了草原地区太阳能用地协同发展的潜力，既能满足可再生能源需求，又可维持生态系统稳定。

"已有不少研究报道光伏阵列能改善植物与水的关系，"他说，"但这是首项揭示该效应在科罗拉多等干旱地区会显著增强的分析。"

"最关键的是，即便这个光伏阵列的设计初衷是最大化发电量而非改善下方草场环境，它在干旱年份仍创造了更有利的生长条件。"

斯特基奥指出，若根据环境条件优化面板设计，效益可能进一步提升。包括调整角度在高温时提供遮阴，或在生长季关键期增加透光量。

"通过对阵列设计、配置和管理进行微调，我们或许能挖掘更多潜在效益，特别是水资源利用方面。"他补充道。

该论文是两人对农光互补持续研究的一部分——这种双用途模式通过优化太阳能基础设施设计，同步支持牲畜放牧或传粉昆虫栖息。这些农业应用无需灌溉或机械操作。但由于其高度依赖降雨维持植物生长，需要此类研究来评估光伏板对环境的影响。

纳普教授及其团队数十年来致力于科罗拉多州草原研究，重点考察植被应对长期缺水和干旱的机制。他表示本次研究主要针对偏好湿润环境的多年生C3"冷季型"牧草，下一步将研究科罗拉多平原更常见的C4型牧草，这类植物在阳光充沛的温暖环境中生长旺盛。

"那些草原比本研究对象更缺水，因此光伏阵列缓解水分胁迫的效果可能更强。"纳普解释道。

斯特基奥补充说，光伏板甚至可能通过促进植物群落多样性来帮助恢复草原生态。他认为在能受益于战略布局的生态系统中建设光伏设施，显然能实现双赢。

"我们推测干旱半干旱区的草原恢复，不仅能受益于光伏阵列创造的有利条件，还可利用面板形成的环境异质性。"他说道，"我们很快将在科罗拉多州纳恩新建的短草生态光伏研究中心验证这一设想。"