立夏不久,綠意中已感暑氣漸濃。在安徽省六安市金寨縣燕子河鎮龍馬村,中國科學技術大學光電農業團隊開墾的試驗田里,芽球菊苣正茁壯生長。作為一種喜陰的高附加值蔬菜,芽球菊苣被安排種植在兩種不同光照強度的露天環境中。試驗的目的是希望通過觀察蔬菜長勢,研究光照管理對作物產量和品質的影響。
同在一片藍天下,如何才能改變光照強度?記者在現場注意到,試驗田的左側田塊支起了數排光伏板,而右側則是無任何遮擋。陽光照射下,光伏板下的芽球菊苣長勢喜人。中國科大光電農業方向研究生團隊的成員有的正忙著采集光照數據,還有的正在整理水肥自動澆灌管道。
農光互補作為一種農業生產模式已不新鮮。安徽是全國光伏扶貧試點省,不同規模的光伏扶貧電站,為打贏脫貧攻堅戰、鞏固脫貧攻堅成果、幫助貧困戶穩定脫貧提供了重要支撐。安徽省農業農村廳幫扶處處長孟守東告訴記者,安徽光伏扶貧電站占地面積6萬畝左右,2017年之后建設的多為高支架光伏扶貧電站,農光互補、漁光互補、藥光互補等多種形式的板下經濟應運而生。光伏農業,既有光伏發電收益,亦有農產品收益。
然而,傳統意義上的光伏農業對光能利用存在不足。“光伏板下因為有陰影,大部分農作物光照不足,不能正常生長。”中國科大物理學院光學教授劉文告訴記者,地球上的現存物種是經過億年被太陽和地球環境馴化而來。目前農業專家們在水、肥、土、氣等方面開展農作物生產精細化管理已經卓有成效,但光照管理受限于領域跨界,研究與開發利用還遠遠不足,“農業與光學在栽培方面的交叉研究,結合生物育種的前端開掘,對于農業生產效率的提升會大有裨益,光電農業解決方案不僅讓農民得到光伏產生的電站效益,還能提升單位土地的農作物畝均產值。”
在位于龍馬村的光電農業試驗田,記者注意到,每兩塊光伏板之間還穿插了一塊勻光板。記者向下望去,并未出現光斑強弱,且原先的光伏板下的較重陰影也得以消解不少。據介紹,通過勻光板的透射和折射效應,勻光光伏方案相較于傳統光伏農業模式,光伏板下方光照強度提升超25%,且光照均勻。根據國網金寨有限公司的數據顯示,去年6月并網以來,這塊試驗田已經發電超5000度。
劉文在光電農業領域的研究已經近10年。在中國科大光電農業實驗室,記者看到了他研發的多種形式的光伏組件。跟蹤式光伏,可以像向日葵一樣根據地球轉動改變光伏角度;自主研發的聚合物多層濾光膜可以為不同作物在吸收可利用光譜上提供定制化“光配方”;經過兩次光電轉換,光伏+LED燈搭配使用實現了太陽能“波長搬運”和“時空轉換”;基于光伏供能的集裝箱植物工廠已實現8度電產出1公斤菜,可滿足海拔5000米以上,夜間氣溫低于零下50攝氏度的極端環境全年對新鮮蔬菜的需求......
科技是農業強國建設的重要驅動力。在安徽省農業農村廳印發的《大力發展智慧農業若干舉措(2025-2028年)》中,“推動光伏(電)農業與設施農業融合發展,實現數字化生產電力自給和零碳生產”已經成為一大方向。劉文說,光電農業模式部分科研成果已經初步具有經濟可行性,農業科技的進步可能會在交叉學科中實現大的突破,他希望能在相關前沿探索中為農業生產提供更多可能。
責任編輯:李志慧