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農(nóng)光互補(bǔ)模式的理論邏輯與實(shí)踐探索

來源：中國能源新聞網(wǎng) 時(shí)間：2026-07-22 20:05

秦紹軍

　　在全球能源轉(zhuǎn)型與“雙碳”目標(biāo)的雙重驅(qū)動(dòng)下，可再生能源產(chǎn)業(yè)正經(jīng)歷從規(guī)模擴(kuò)張向質(zhì)量效益提升的關(guān)鍵轉(zhuǎn)型。光伏發(fā)電作為技術(shù)最為成熟、應(yīng)用最為廣泛的可再生能源形式之一，其開發(fā)模式已由傳統(tǒng)地面集中式電站，逐步演進(jìn)為“光伏+多元場景”的融合式發(fā)展路徑。農(nóng)光互補(bǔ)——即“上層光伏發(fā)電、下層農(nóng)業(yè)種植”的立體土地利用模式，正成為破解光伏項(xiàng)目用地需求與耕地保護(hù)矛盾、助推鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)振興的重要實(shí)踐方向。

　　截至2025年底，我國光伏累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)容量已達(dá)12億千瓦，新增及累計(jì)裝機(jī)規(guī)模持續(xù)位居全球首位。然而，裝機(jī)容量的迅猛增長亦使土地資源日趨緊張。如何在有限的土地空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的協(xié)同共進(jìn)，已成為兼具理論價(jià)值與現(xiàn)實(shí)緊迫性的重要議題。“光伏+果園”項(xiàng)目的探索實(shí)踐，為深入理解農(nóng)光互補(bǔ)模式的內(nèi)在機(jī)理與運(yùn)行邏輯提供了有益觀察窗口。

　　資源競爭轉(zhuǎn)向生態(tài)補(bǔ)償協(xié)同

　　農(nóng)光互補(bǔ)的理論起點(diǎn)，源于對土地資源雙重利用效率的追問。1982年，Goetzberger首次提出太陽能轉(zhuǎn)化與作物種植共存的設(shè)想。此后四十余年間，這一構(gòu)想從實(shí)驗(yàn)室走向田間，從零星試點(diǎn)發(fā)展為規(guī)模化實(shí)踐，但其核心理論命題始終未變：光伏設(shè)施與農(nóng)作物之間究竟是競爭關(guān)系還是協(xié)同關(guān)系？

　　傳統(tǒng)觀點(diǎn)傾向于將二者視為競爭關(guān)系，認(rèn)為光伏板遮擋陽光必然削弱作物光合作用并導(dǎo)致減產(chǎn)。然而，這一線性思維忽略了作物光生態(tài)特性的多樣性以及光伏系統(tǒng)參數(shù)的可調(diào)性。事實(shí)上，不同作物對光照的需求存在顯著差異：獼猴桃的光飽和點(diǎn)僅為680-920，正午強(qiáng)光下易出現(xiàn)光抑制；而桃樹的光飽和點(diǎn)高達(dá)1500-1800，對光照的需求極為苛刻。這意味著，對于喜陰或半陰生作物而言，適度遮陰不僅不是損害，反而可能是優(yōu)化。

　　從生態(tài)學(xué)視角看，光伏板創(chuàng)造了一種新的“人工林冠層”效應(yīng)，改變地表能量平衡與水分循環(huán)，形成與露天環(huán)境迥異的微氣候。研究表明，光伏板可使田間日均氣溫降低3-4℃，土壤水分蒸發(fā)減少30%以上。這種微環(huán)境的變化，對于易受高溫日灼侵害的獼猴桃、梨樹等果樹而言，恰恰提供了緩解侵害的生態(tài)服務(wù)。換言之，光伏設(shè)施在占用光資源的同時(shí)，也提供了溫度調(diào)節(jié)、水分保持、病害阻隔等生態(tài)補(bǔ)償功能。農(nóng)光互補(bǔ)的理論可行性，正在于這種“資源占用”與“生態(tài)補(bǔ)償”之間的動(dòng)態(tài)平衡。

　　國內(nèi)外融合實(shí)踐的演進(jìn)與經(jīng)驗(yàn)

　　理論的成立需經(jīng)實(shí)踐的檢驗(yàn)。通過梳理國內(nèi)外農(nóng)光互補(bǔ)的典型實(shí)踐案例，可以清晰地看到一條從“被動(dòng)適應(yīng)”到“主動(dòng)設(shè)計(jì)”演進(jìn)的脈絡(luò)。

　　獼猴桃的“避雨革命”。獼猴桃潰瘍病是困擾產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心瓶頸，露天種植發(fā)病率可達(dá)60%。安徽廬江“光伏+獼猴桃”試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，光伏板相當(dāng)于一個(gè)“天然避雨棚”，有效阻斷了雨水飛濺傳播病菌的路徑，使?jié)儾“l(fā)生率趨近于零。同時(shí)，光伏遮陰使夏季田間氣溫降低3-5℃，日灼果率從12%降至3%以下。定植后第5年進(jìn)入盛產(chǎn)期，年均畝產(chǎn)達(dá)1500斤，可溶性固形物含量達(dá)18-20°Brix。該案例表明，光伏設(shè)施的功能價(jià)值遠(yuǎn)不止于發(fā)電——其在病害防控、氣候調(diào)節(jié)等方面的“正外部性”，可能遠(yuǎn)超其對光照的“負(fù)外部性”。

　　梨園的“防雹網(wǎng)替代”。比利時(shí)弗拉芒大區(qū)梨園農(nóng)光互補(bǔ)試驗(yàn)提供了另一維度的啟示。當(dāng)?shù)乩娈a(chǎn)業(yè)長期依賴防雹網(wǎng)保護(hù)果實(shí)。研究團(tuán)隊(duì)以40%透明度的半透明光伏組件替代傳統(tǒng)防雹網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了“防災(zāi)+發(fā)電+農(nóng)業(yè)生產(chǎn)”三重效益。首年運(yùn)行結(jié)果顯示，光伏板下梨園產(chǎn)量較對照減產(chǎn)16.4%，但果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)無顯著差異，土地等效比（LER）達(dá)1.44。該數(shù)據(jù)表明，即便作物產(chǎn)量有所下降，土地的綜合產(chǎn)出效率仍顯著高于單一利用模式。光伏組件對防雹網(wǎng)、避雨棚、遮陽網(wǎng)等的“功能替代”效應(yīng)，為農(nóng)光互補(bǔ)的經(jīng)濟(jì)可行性提供了新的解釋框架。

　　茶園的“光質(zhì)優(yōu)化”。湖南長沙的茶光互補(bǔ)研究則揭示了光伏遮陰對作物生理的深層影響。茶樹喜漫射光、忌強(qiáng)光直射。光伏茶園的光合有效輻射較露天降低30%以上，但茶樹的光量子效率較露天提高24%，對弱光的利用能力增強(qiáng)，板間冠層秋茶產(chǎn)量提升高達(dá)41.68%。這一發(fā)現(xiàn)顛覆了“遮陰必然減產(chǎn)”的簡單認(rèn)知——在某些作物上，適度遮陰不僅不抑制生長，反而通過改善光質(zhì)、優(yōu)化光能利用效率而實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。

　　上述案例的共同啟示在于：光伏與農(nóng)業(yè)的關(guān)系并非簡單的“零和博弈”，而是可以通過參數(shù)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)“正和共贏”。其關(guān)鍵在于尋求“最優(yōu)遮陰閾值”——該閾值因作物種類、氣候條件和光伏配置而異，需基于作物光合生理特性進(jìn)行精準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

　　作物導(dǎo)向的精準(zhǔn)適配與風(fēng)險(xiǎn)管控

　　傳統(tǒng)種植模式長期面臨潰瘍病頻發(fā)、日灼損失嚴(yán)重、生產(chǎn)成本持續(xù)上升等突出問題。“光伏+果園”項(xiàng)目建成后，光伏設(shè)施在實(shí)現(xiàn)清潔電力供給的同時(shí)，亦為破解上述農(nóng)業(yè)瓶頸提供了切實(shí)可行的新路徑。

　　分樹種的精準(zhǔn)適配。基于果樹的光合特性分析，獼猴桃適配采光率65%-70%——其光補(bǔ)償點(diǎn)低，在弱光下具有更高的光能利用效率；梨樹適配采光率70%-75%——喜光但耐輕度弱光。柑橘適配采光率60%-65%——喜漫射光，忌強(qiáng)光暴曬；桃樹則要求采光率不低于75%——作為強(qiáng)陽性樹種，對光照的容錯(cuò)率極低。這種“一樹一策”的精準(zhǔn)適配，體現(xiàn)了從“一刀切”思維向“基于生理特性定制化設(shè)計(jì)”的方法論轉(zhuǎn)變。

　　多重效益的疊加效應(yīng)。在農(nóng)業(yè)層面，光伏遮陰可使獼猴桃穩(wěn)產(chǎn)率提升至90%，日灼果率由12%降至3%以下；梨樹花芽受凍率由18%降至5%以下。在經(jīng)濟(jì)層面，光伏板替代避雨棚可節(jié)省每畝1—1.5萬元建設(shè)成本，“免套袋栽培”減少50%以上的人工與材料費(fèi)用。更為關(guān)鍵的是，光伏項(xiàng)目為廢棄果園和低產(chǎn)果園的盤活提供了契機(jī)——調(diào)研顯示，項(xiàng)目區(qū)48.6%的樣點(diǎn)處于虧損或無經(jīng)濟(jì)效益狀態(tài)，光伏的介入使這些地塊有望轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定收益的資產(chǎn)。

　　風(fēng)險(xiǎn)的可控性。任何技術(shù)創(chuàng)新均伴隨風(fēng)險(xiǎn)?！肮夥?果園”項(xiàng)目的系統(tǒng)評估表明，光伏對果園的主要風(fēng)險(xiǎn)集中于光照不足導(dǎo)致的減產(chǎn)、施工期對果樹的機(jī)械損傷及局部高濕誘發(fā)的次生病害。然而，上述風(fēng)險(xiǎn)均可通過技術(shù)手段有效管控：采光率偏差可通過組件清潔和角度調(diào)整予以糾正；機(jī)械損傷可通過劃定保護(hù)區(qū)、選用低接地壓設(shè)備加以規(guī)避；高濕環(huán)境可通過保障支架間距≥6m、預(yù)留通風(fēng)廊道進(jìn)行調(diào)控。因此，風(fēng)險(xiǎn)的存在不構(gòu)成項(xiàng)目不可行的理由，關(guān)鍵在于是否具備成熟的防控體系。

　　理論貢獻(xiàn)與實(shí)踐推廣價(jià)值

　　“光伏+果園”項(xiàng)目的理論價(jià)值，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)層面。

　　其一，豐富了農(nóng)光互補(bǔ)的作物譜系?，F(xiàn)有農(nóng)光互補(bǔ)研究多聚焦于糧食作物（小麥、水稻）和常規(guī)經(jīng)濟(jì)作物（茶葉、蔬菜）?！肮夥?果園”項(xiàng)目將研究對象拓展至多年生果樹，系統(tǒng)分析了獼猴桃、梨、柑橘等木本經(jīng)濟(jì)作物在光伏遮陰下的生理響應(yīng)，填補(bǔ)了“光伏+果樹”領(lǐng)域的理論空白。

　　其二，提出了“生態(tài)補(bǔ)償”的分析框架。傳統(tǒng)研究多從“光照競爭”的單維度評估光伏對農(nóng)業(yè)的影響，容易得出“遮陰必然減產(chǎn)”的片面結(jié)論?！肮夥?果園”項(xiàng)目揭示了光伏設(shè)施的多重生態(tài)功能——避雨防病、降溫防日灼、保墑抗旱、防風(fēng)防霜——這些“生態(tài)補(bǔ)償”效應(yīng)在一定程度上抵消了光照減少的負(fù)面影響，為農(nóng)光互補(bǔ)的綜合效益評價(jià)提供了更完整的理論視角。

　　其三，驗(yàn)證了“精準(zhǔn)適配”的設(shè)計(jì)理念?！肮夥?果園”項(xiàng)目的核心方法論創(chuàng)新在于，不再追求“一種光伏配置適配所有作物”，而是基于不同作物的光合生理特性，制定差異化的采光率標(biāo)準(zhǔn)、支架高度和種植模式。這種“作物導(dǎo)向”的設(shè)計(jì)思維，代表了農(nóng)光互補(bǔ)從“粗放疊加”走向“精準(zhǔn)融合”的范式升級。

　　從實(shí)踐層面看，“光伏+果園”項(xiàng)目模式為同類地區(qū)提供了可復(fù)制的經(jīng)驗(yàn)：一是“先示范、后推廣”的實(shí)施節(jié)奏，通過示范園區(qū)驗(yàn)證技術(shù)參數(shù)的本地化適配效果；二是“政產(chǎn)學(xué)研用”的協(xié)同機(jī)制，聯(lián)合科研院所開展長期定位觀測，形成“技術(shù)驗(yàn)證-數(shù)據(jù)積累-標(biāo)準(zhǔn)制定”的閉環(huán)；三是“光伏企業(yè)+合作社+農(nóng)戶”的利益聯(lián)結(jié)模式，通過土地租金、務(wù)工薪酬、政策補(bǔ)貼構(gòu)建多元收益體系。

　　農(nóng)光互補(bǔ)的深層命題，關(guān)乎人與自然的關(guān)系重構(gòu)。在土地資源日益緊缺、能源轉(zhuǎn)型迫在眉睫的今天，我們不能再以“非此即彼”的二分法看待能源生產(chǎn)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。光伏板下的果園，既是清潔電力的生產(chǎn)基地，亦是優(yōu)質(zhì)果品的生長空間，二者并非相互排斥，而是可以在科學(xué)設(shè)計(jì)的框架下實(shí)現(xiàn)協(xié)同共生。當(dāng)我們用系統(tǒng)的眼光而非孤立的視角看待光伏與農(nóng)業(yè)的關(guān)系時(shí)，“板上發(fā)電、板下種果”不僅是一種技術(shù)可能，更是一種值得推廣的綠色發(fā)展模式。

　?。ㄗ髡呦导瘟杲ぷ涌谒婇_發(fā)有限公司黨委委員、副總經(jīng)理、工會(huì)主席）

責(zé)任編輯：于彤彤