植被能否使太阳能光伏场土壤恢复原状

预计到2100年，太阳能光伏(PV)技术将满足全球电力需求的植被状30%以上，为可再生，使太可持续能源带来了新的光伏曙光。尽管前景广阔，场土但能源技术的壤恢发展并非没有挑战。

例如，复原太阳能光伏装置的植被状必要大范围景观改造可能会对环境造成负面影响，特别是使太在土壤扰动的情况下，这可能会影响土壤中的光伏土壤水分和养分分布及其承载原生植被的能力。这些土壤移位可以持续使用整个阵列20-30年，并且可能会持续很长时间直到拆除设备。

在最近发表的《环境科学前沿》文章中，可再生能源实验室(NREL)的研究人员约旦·麦克尼克和来自天普大学和加利福尼亚大学戴维斯分校的同事仔细研究了光伏阵列对土壤特性的影响以及是否有植被恢复可以成功减轻由于太阳能电池板安装和建造而产生的负面影响。

重新引入补救措施

为了准备安装太阳能电池板的场地，在传统做法下，要去除植被，对地面进行分级，然后添加和压实填充物。研究发现，去除光伏阵列周围和下方的植被会导致一系列问题，从径流和土壤侵蚀的增加到光伏阵列上气温的升高。这可能是一个日益严重的问题：到2050年，全球太阳能部署将占用大约2500万公顷的土地，这些土地将经过改造，对其物理，化学和生物特性产生影响。

通过阵列和农业的并置(称为“农用光伏”)以及光伏设施的径流和微气候影响等主题，已经进行了各种研究来改善太阳能项目的环境兼容性。NREL已经研究了在太阳能站点上进行植被再造的成功，但是尚未广泛研究或考虑过重新引入原生植被对这些站点上的土壤特性的影响。

为了评估光伏部署对地面的影响，并为将来的场地保护指南提供依据，研究小组完成了一系列基于现场的光伏阵列调查和土壤特征共置策略。

让他们的手变脏

为了了解PV站点的植被恢复是否可以使土壤特性恢复为未受干扰的那片土地的土壤特性，研究团队比较了用天然草重新植被过的PV站点的土壤属性与邻近未受干扰的草地的土壤属性。

在PV站点的植被恢复区以及相邻的未受干扰的草地(参考土壤)的第四个样点中，沿着三个样点(预定路径以规则的间隔收集数据)收集了土壤样本和现场测量值。

该团队在每个样条线的四个点进行了土壤测量和采样：每个太阳能电池板的东边缘以下，电池板中心以下，电池板的西边缘以下以及与每个电池板相邻的未覆盖空间中。每个样条占16个采样位置，在4个样条中总共48个。

分析了野外样本，比较了从植被恢复的样本到不受干扰的样本的一系列属性：

土壤湿度

发现太阳能光伏站点的水分更大。研究人员认为，这可以归因于阵列提供的阴影和风挡。

他们还发现，光伏阵列可以增加水分分布的不均匀性，特别是沿着面板低洼的边缘。这可能对同地农业特别是在干旱气候中具有影响。

导水率和粒径

研究人员发现，尽管太阳能光伏站点和参考土壤之间的粒度分布没有可测量的差异，但他们确实发现，在太阳能电池板正下方的区域，水力传导率或土壤的排水能力有所提高。 。这可能是由于减少了与现场维护相关的干扰-未受扰动的土壤压实度较小，因此更有效地排出了水分。

碳氮

研究人员观察到，与参考土壤相比，太阳能光伏土壤中的总碳和氮含量大大降低，这很可能是由于阵列构建过程中去除了表土造成的。研究表明，PV站点建设7年后，养分循环尚未恢复，土壤也不能像天然土壤一样固存碳。需要进行长期研究以了解对十年规模的影响。

能源与农业共生

总体而言，从空间到环境，异质性是研究结果的共同主题。然而，研究人员发现这并不是一个完全有问题的主张。

阵列的存在确实导致了土壤水分的空间异质性，这意味着由于太阳能电池板的位置和方向，导致其下方土壤中的水分集中区域。而且，虽然阵列样本中发现的土壤特性与自然小区的土壤特性有所不同，但研究人员发现，面板的战略定位可以引导雨水朝向或远离下方土壤，从而满足不同类型植物的灌溉需求。

此外，由于面板下方未压紧的土壤可以使土壤迅速排干水分，因此它可以作为抗旱，同地种植的作物的合适生长空间。

这项研究的主要成果是，太阳能电池板可用于重新分配降水，这对农作物的共置具有积极意义。为了最好地利用光伏面板的湿度控制功能，安装人员必须了解降雨的时间和方向，以产生所需的土壤湿度效果。

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