研究表明太阳能电池阵列如何在干旱期间帮助草原
科罗拉多州立大学和康奈尔大学的新研究表明，科罗拉多州草原上太阳能电池板的存在可以减少水分压力，提高土壤水分含量，并且与开阔的田地相比，特别是在干旱年份，植物生长速度可增加约 20% 或更多。 研究结果发表在本周的《环境研究快报》上。 本文概述了光伏 （PV） 阵列位于草原生态系统中的潜在好处和挑战。 这在考虑干旱西部的干旱和未来气候变化的可能性时，研究结果尤其相关。 虽然太阳能系统是可再生能源的主要来源，但它们减少了可用于植物生长的阳光量，这可能会以减少它们支持的野生动物、它们储存的碳以及它们为牲畜放牧生产的草料数量的方式影响这些复杂的生态系统。 这项工作基于农用光伏太阳能公司四年的数据位于科罗拉多州朗蒙特的设施代表了首次实地测试太阳能和草原共址如何改变这些动态的努力。 科罗拉多州的半干旱草原通常需要比每个季节降水更多的水。 该团队发现，在这种环境中，太阳能系统下方和周围的植物受益于部分遮阳和收集在面板上的额外水——这有助于它们在严酷的夏季生存。 他们发现在干旱的年份，在某些情况下，面板东侧的草生长效率比邻近的露天场地高出 90%。 在潮湿和正常年份，这种积极的草生产反应有所减少，但面板东侧的草产量仍然高于对照站点。 康奈尔大学博士后研究助理 Matthew Sturchio 与科罗拉多州立大学杰出教授 Alan Knapp 一起是该论文的作者。 Sturchio 以前是 Knapp 团队的一员在生物系，他仍然是 CSU 的附属研究员。 Sturchio 表示，结果表明，太阳能土地利用协同效应在草原上的潜力，可以支持所需的可再生能源发电和生态系统稳定。 “有几项研究报告说，太阳能电池阵列改善了植物和水的关系，”他说。 “然而，这是第一次分析表明这种模式如何随着我们一样日益干旱或干燥而变得更加明显见科罗拉多州。 “这里最重要的收获是，尽管这个太阳能电池阵列旨在最大限度地提高能源生产——而不是为下面生长的草创造有利的环境条件——但它仍然在干旱的年份提供了更有利的环境。” Sturchio 表示，如果电池板的设计是为了根据条件最大限度地发挥其优势，那么这些收益可能会增加。 这可能包括改变它们的位置以提供空气温度升高或配置它们以在生长季节的关键部分让更多的光线进入。 “通过对阵列设计、配置和管理进行微小的更改，我们甚至可能实现尚未开发的好处，特别是与用水有关的好处，”他说。 该论文是两人正在进行的农业光伏研究的一部分：一种双重用途方法，其中太阳能基础设施的设计和放置也同时支持牲畜放牧或传粉昆虫栖息地。 那些农业选择不需要灌溉或机械。 然而，由于它们严重依赖雨水来支持植物生长，因此需要这样的研究来了解增加面板如何改变整体环境。 几十年来， Knapp 和他的实验室一直在研究科罗拉多州立大学的草原，主要关注它们如何应对慢性缺水和干旱。 他说，该论文的研究集中在多年生 C3 上，这是一种喜欢潮湿条件的“凉爽季节”草。 这下一步将是研究在科罗拉多州平原发现的更常见的 C4 草。 这些植物在温暖和充足的阳光下茁壮成长。 “这些草原比我们在这项研究中使用的草原更受水限制。 因此，我们预计太阳能电池阵列缓解水压力的能力可能会更大，“Knapp 说。 Sturchio 补充说，太阳能电池板甚至可能通过促进多样化的植物群落来提供恢复草原生态系统的机会。 他说在可以从其战略布局中受益的生态系统中建造太阳能设施显然是双赢的。 “我们假设干旱和半干旱地区的草原恢复不仅可以受益于太阳能电池阵列的有利条件，还可以受益于电池板产生的环境异质性，”他说。 “我们很高兴很快能在科罗拉多州纳恩新建的 Shortgrass Ecovoltaic 研究设施中测试这一想法的功能基础。”