研究表明太阳能电池阵列在干旱时期可有助草地生长

该研究结果发表于本周的《环境研究快报》。论文概述了光伏（PV）阵列部署于草原生态系统时的潜在效益与挑战。这些发现对于评估干旱西部地区面临的干旱问题及未来气候变化的可能性具有特殊意义。

尽管太阳能系统是可再生能源的关键来源，但它们会减少植物生长所需的光照，可能通过影响野生动物承载量、碳储存能力及牲畜放牧所需的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业光伏电站四年数据的研究，首次通过实地测试揭示了太阳能装置与草地共存如何改变生态动态。

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水量。

研究团队发现，该环境中太阳能系统下方及周边的植物因部分遮阴和面板收集的额外水分而受益——这有助于植被在严酷夏季维持生存。数据显示，在干旱年份，面板东侧草地产量在某些情况下比邻近开阔地带增产高达90%。在多雨及正常年份，这种增产效应虽减弱，但面板东侧产量仍高于对照区。

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·纳普共同担任论文作者。斯特基奥原属纳普教授在生物系的团队，现仍为科罗拉多州立大学附属研究员。

斯特基奥指出，该结果证实了草原地区土地利用与太阳能的协同潜力，既能支持必要的可再生能源发电，又可维护生态系统稳定。

"此前多项研究报道了光伏阵列对植物水分关系的改善作用，"他表示，"但本次分析首次揭示：在科罗拉多州这类日益干旱的环境中，这种效应会显著增强。"

"最关键的是，尽管该光伏阵列的设计初衷是最大化发电效能——而非改善下方草地的生长环境——其在干旱年份仍创造了更有利的微气候。"

斯特基奥强调，若根据环境条件优化面板设计以增强效益，增益效果可能进一步提升。具体措施包括调节面板角度以在高温时提供遮荫，或在生长季关键期调整配置增加透光量。

"通过对阵列设计、配置和管理进行微调，我们可能发掘出尚未实现的效益，尤其是水资源利用相关的潜力。"他补充道。

本论文是二人对农业光伏持续研究的部分成果：这种双用途模式通过设计太阳能基础设施，同步支持牲畜放牧或传粉昆虫栖息地。此类农业应用无需灌溉或机械作业。但由于极度依赖降水维持植物生长，需通过此类研究明确光伏面板如何整体改变环境。

纳普及其团队在科罗拉多州立大学从事草原研究数十年，重点探究植被如何应对长期水分胁迫与干旱。他表示本次研究聚焦偏好湿润环境的多年生C3型"冷季型"禾本科植物，下一步将研究科罗拉多平原更常见的C4型草类——这类植物在高温强光条件下生长旺盛。

"那些草原比本研究对象面临更严峻的水分限制。因此我们预计太阳能阵列缓解水分胁迫的效果可能更为显著。"纳普解释道。

斯特基奥进一步指出，光伏面板甚至可能通过促进植物群落多样性来修复草原生态系统。他认为在能受益于战略布点的生态系统中建设光伏设施可实现双赢。

"我们假设：干旱半干旱区的草原修复不仅可获益于光伏阵列创造的有利条件，还能利用面板形成的环境异质性，"他阐述道，"我们即将在科罗拉多州纳恩市新建的短草生态光伏研究中心对这一构想的功能机制进行验证。"