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农业光伏局地气候效应研究

太阳能学报 2024年第5期45卷 450-457页

作者：罗小林罗久富罗忠新吴赛男隋欣中国水利水电科学研究院北京100038 国家水电可持续发展研究中心北京100038

光伏场区农林土地综合利用亟需探索局地气候(含农田小气候)特征与变化规律。利用光伏电站自动气象观测系统,基于1个自然年阵列下方种植区、阵列上方、场外对照区逐30分钟连续高精度气象观测数据,开展地-气-农林-光伏复合项目局地气候效... 详细信息

光伏场区农林土地综合利用亟需探索局地气候(含农田小气候)特征与变化规律。利用光伏电站自动气象观测系统,基于1个自然年阵列下方种植区、阵列上方、场外对照区逐30分钟连续高精度气象观测数据,开展地-气-农林-光伏复合项目局地气候效应研究。结果表明:光伏阵列显著削弱阵列上方净辐射,阵列下方种植区白昼净辐射为负值,并以有效辐射形式损失热量;阵列下方种植区反照率为0.32~0.45,比场外对照区显著提高;光伏阵列具有增温、增湿作用,日均升温0.23℃,白昼升温最高达0.83℃,日均增湿2%;但是,阵列下方种植区秋季气温日较差降低可高达5.06℃,不利于作物有机质和糖分积累,因此农林复合型光伏土地综合利用需关注阵列下方农田小气候气温日较差的改善。采用静风频率定量识别光伏阵列对风场的影响,结果表明阵列下方和阵列上方静风频率分别比场外对照区提高50%和7%。上述研究成果可为农林复合型光伏项目土地综合利用提供科技支撑。

关键词：空间分布光伏阵列太阳辐射农田小气候农业光伏

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云南干热河谷光伏遮阴对花生产量和品质的影响

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西北农林科技大学学报(自然科学版) 2024年 1-8页

作者：吴智泉罗久富罗忠新李培铨隋欣国家电投云南国际电力投资有限公司中国水利水电科学研究院国家水电可持续发展研究中心

【目的】探讨光伏遮阴对花生产量和品质的影响。【方法】以云南干热河谷光伏电站为试验区,检测全光照对照区、光伏阵列行间、光伏组件下方光合有效辐射、土壤温度、土壤湿度等微生境指标,并测定花生单株结荚数、分枝数、根瘤数、主茎粗... 详细信息

【目的】探讨光伏遮阴对花生产量和品质的影响。【方法】以云南干热河谷光伏电站为试验区,检测全光照对照区、光伏阵列行间、光伏组件下方光合有效辐射、土壤温度、土壤湿度等微生境指标,并测定花生单株结荚数、分枝数、根瘤数、主茎粗度、荚果长度、荚果宽度、荚果厚度、荚果质量、百仁质量等农艺性状和花生粗蛋白、直链淀粉、粗脂肪含量等品质指标,分析光伏遮阴对花生产量和品质的影响。【结果】与全光照对照区相比,光伏阵列行间光合有效辐射降低了28.67%,土壤温度降低了2.12℃,土壤湿度增加了6.40个百分点;光伏组件下方光合有效辐射降低了95.22%,土壤温度降低了4.21℃,土壤湿度增加了21.01个百分点。与全光照对照区相比,光伏组件下方花生分枝数、根瘤数、单株结荚数、荚果质量、百仁质量、荚果长度、荚果宽度、荚果厚度显著或极显著降低,其中单株结荚数降低了61.09%,百仁质量降低了46.23%;直链淀粉含量显著增加了27.02%。光伏阵列行间花生分枝数、根瘤数、单株结荚数、荚果质量、百仁质量和粗蛋白含量等均显著或极显著高于全光照对照区,其中单株结荚数增加了68.33%,百仁质量增加了34.32%,粗蛋白含量增加了19.82%;直链淀粉含量极显著降低了20.64%。【结论】光伏阵列行间花生产量、品质、食味品质均得到显著提升,光伏组件下方花生产量和品质均降低。据此,进一步筛选适宜光伏组件下方生境的典型耐阴或喜阴作物,与光伏阵列行间适生作物间作,有效利用光资源、改善下垫面环境、提高土地产出率。

关键词：光伏遮阴生态脆弱区农艺性状花生云南干热河谷

石漠化脆弱区光伏阵列生境异质性对植物叶功能性状的影响

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太阳能学报 2023年第6期44卷 252-259页

作者：蒋立哲罗久富吴赛男隋欣刘军刘艳国家电力投资集团有限公司北京100029 中国水利水电科学研究院北京100038 国家水电可持续发展研究中心北京100038 国家电投云南国际电力投资有限公司昆明650228

为探索石漠化区光伏场区植被恢复策略,开展遮荫程度逐渐增加的阵列行间对照区和前檐、后檐、组件下方遮荫区植物8个叶功能性状差异和响应机制研究。结果表明:与阵列行间相比,檐下(前、后檐)植物叶鲜质量、叶干质量、叶面积、叶体积和叶... 详细信息

为探索石漠化区光伏场区植被恢复策略,开展遮荫程度逐渐增加的阵列行间对照区和前檐、后檐、组件下方遮荫区植物8个叶功能性状差异和响应机制研究。结果表明:与阵列行间相比,檐下(前、后檐)植物叶鲜质量、叶干质量、叶面积、叶体积和叶组织密度升高,比叶面积降低;组件下方植物叶含水率、叶鲜质量、比叶面积升高,叶组织密度、叶干质量降低;檐下和组件下方植物叶性状种间变异总体上分别呈降低和增加趋势,但叶厚种间变异随遮荫程度增加而增大,叶含水率种间变异最小。据此,阵列行间、组件下方、檐下植物分别采取保守、积极、积极与保守协同的生态策略,研究成果可为植被恢复物种筛选提供科技支撑。

关键词：光伏植物植被恢复石漠化叶功能性状生态策略

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农业光伏互补开发与盈利模式研究

太阳能学报 2023年第3期44卷 457-464页

作者：魏雯婧罗久富杨路培桑亚博罗小林隋欣西安理工大学经济与管理学院西安710054 中国水利水电科学研究院北京100038 国家水电可持续发展研究中心北京100038 中伏能源科技集团有限公司上海200082

该文在梳理国内外已有大型光伏电站对组件下作物产量、品质、生长发育、生理代谢影响的基础上,基于光伏产业要素、农业多功能性理论和高新农业技术研发,创新提出3种农业光伏互补开发模式;基于产业经济学微笑曲线理论,从农业生产上、中... 详细信息

该文在梳理国内外已有大型光伏电站对组件下作物产量、品质、生长发育、生理代谢影响的基础上,基于光伏产业要素、农业多功能性理论和高新农业技术研发,创新提出3种农业光伏互补开发模式;基于产业经济学微笑曲线理论,从农业生产上、中、下游角度提出农业光伏盈利模式;并开展湖北蕲卓蕲州农业光伏项目案例研究,结果表明采用光伏+农业生产互补开发和中游盈利模式,可实现项目自有资金内部收益率提高1.36%~1.70%。研究成果可为推动农业光伏互补开发,明晰项目盈利模式,实现行业提质增效提供科技支撑。

关键词：农业光伏产业经济学互补开发盈利模式微笑曲线蕲卓蕲州案例

光伏组件遮阴对喀斯特地区植物群落结构的影响

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草业科学 2023年第12期40卷 2982-2990页

作者：罗久富梁松袁涛罗忠新刘君吴赛男隋欣中国水利水电科学研究院北京100038 国家水电可持续发展研究中心北京100038 国家电投云南国际电力投资有限公司云南昆明650228

光伏场区植物群落结构空间分异格局反映植物对场区异质生境的适应性。以云南东川光伏场区植物群落为研究对象,通过对遮阴程度增加的对照、前檐、后檐和板下开展植物群落学调查,分析光伏场区植物群落结构特征。结果表明:1)光伏组件遮阴... 详细信息

光伏场区植物群落结构空间分异格局反映植物对场区异质生境的适应性。以云南东川光伏场区植物群落为研究对象,通过对遮阴程度增加的对照、前檐、后檐和板下开展植物群落学调查,分析光伏场区植物群落结构特征。结果表明:1)光伏组件遮阴程度增加,黄茅(Heteropogon contortus)重要值由94.21降低至6.85(P<0.05),白苞猩猩草(Euphorbia heterophylla)重要值由3.35增加至39.60(P<0.05),白苞猩猩草替代黄茅成为板下群落优势种;2)光伏组件遮阴显著降低群落植株密度和优势度指数(P<0.05),显著提高物种多样性指数(P<0.05),遮阴程度越高,遮阴区群落与对照区群落物种相似性越低;3)遮阴后群落功能群种类增加,优势功能群由多年生丛生禾草过渡为多年生杂类草,遮阴区出现一年生丛生禾草或一年生杂类草。综上,云南东川光伏组件遮阴程度增加伴随草地植物优势种更替,多样性和功能群种类增加,植物群落结构呈现复杂化的变化趋势。

关键词：光伏草地多样性生境异质性群落结构植物功能群遮阴

海拔与坡向对伏牛山自然陡坡土壤种子库的影响

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北京林业大学学报 2022年第6期44卷 74-84页

作者：陆雅佩罗久富王丽娜周金星杨筱韩金斌王福道北京林业大学水土保持国家林业和草原局重点实验室北京100083 北京林业大学水土保持学院云南建水荒漠生态系统国家定位观测研究站北京100083 国家林业和草原局调查规划设计院北京100714 中国人民解放军96881部队河南洛阳471003 中国人民解放军96781部队河南洛阳471003

【目的】土壤种子库直接参与地上植被自然更新,与地上植被关系紧密,研究分析海拔和坡向对陡坡土壤种子库的影响及其与地上植物群落的关系,为高陡边坡植被恢复提供科学依据。【方法】本文以伏牛山600、800和1 000 m不同海拔与坡向(阴坡... 详细信息

【目的】土壤种子库直接参与地上植被自然更新,与地上植被关系紧密,研究分析海拔和坡向对陡坡土壤种子库的影响及其与地上植物群落的关系,为高陡边坡植被恢复提供科学依据。【方法】本文以伏牛山600、800和1 000 m不同海拔与坡向(阴坡和阳坡)的陡坡自然植物群落为对象,通过植物群落调查、土壤种子库采集、种子萌发试验等研究手段,综合分析了海拔与坡向对伏牛山自然陡坡土壤种子库特征的影响。【结果】(1)地上植物群落植物种共67种,壳斗科植物占优势。土壤种子库有62个物种,以草本植物为主,占82.26%,远高于木本植物,其中菊科物种数最大,占整体24.19%,其次为禾本科和石竹科,分别都占9.68%。(2)土壤种子库密度在1 263~10 363粒/m^(2)之间,其中莎草科种子储量最高,其次为菊科和禾本科;土壤种子库具有一定的垂直结构,表现为上层(0~2 cm)和中层(2~5 cm)土壤种子库储量高于下层(5~10 cm)。(3)乔木层、灌木层物种丰富度与海拔呈显著正相关(P 富度与坡向呈显著负相关(P <0.05)。土壤种子密度与海拔、坡向呈显著正相关(P <0.05)。(4)土壤种子库与地上植物群落的物种组成具有较大差异,共有种仅有17种,物种相似性系数较低,在0.08~0.21之间,其中草本层与土壤种子库具有较高的物种相似性,乔木层、灌木层结构对种子库特征具有一定的影响。【结论】伏牛山600~1 000 m自然陡坡土壤种子库和地上植物群落的物种多样性都随着海拔的升高而增大,其中1 000 m阳坡土壤种子库密度和物种多样性最高,具有较强的植被恢复潜力。

关键词：陡坡海拔坡向土壤种子库物种多样性地上植被

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石漠化光伏场区土壤肥力质量空间分异特征

生态学杂志 2023年第11期42卷 2597-2603页

作者：吴智泉罗忠新罗久富隋欣吴赛男罗小林国家电投云南国际电力投资有限公司昆明650228 中国水利水电科学研究院北京100038 国家水电可持续发展研究中心北京100038

以石漠化光伏场区植被恢复土壤为研究对象,探究光伏场区环境异质性对土壤养分及肥力质量特征的影响,为石漠化脆弱区生态修复提供科技支撑。通过主成分分析及单因素方差分析,研究植被恢复土壤养分的水平(板间IP、前檐FP、后檐RP和板下UP... 详细信息

以石漠化光伏场区植被恢复土壤为研究对象,探究光伏场区环境异质性对土壤养分及肥力质量特征的影响,为石漠化脆弱区生态修复提供科技支撑。通过主成分分析及单因素方差分析,研究植被恢复土壤养分的水平(板间IP、前檐FP、后檐RP和板下UP)及垂向(0~20、20~40和40~60 cm)空间分异特征,评估光伏电板遮阴对土壤肥力的影响。结果表明:光伏电板不同程度遮阴对土壤水溶性有机碳和速效磷含量的影响较小,场区内不同位置均无显著差异(P>0.05),板下位置的全氮、全碳、硝氮浓度较板间有所升高,但差异不显著(P>0.05),速效钾含量显著升高(P0.05),土壤养分具有明显的表聚特性,说明光伏场区表层土壤的保护及改良对于植被恢复有重要意义。

关键词：石漠化光伏电站土壤肥力质量空间分异表聚特性

植物叶功能性状对光伏组件遮阴的响应与生态策略

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西部林业科学 2022年第4期51卷 48-53,67页

作者：罗久富罗忠新赵世麒吴赛男罗小林隋欣中国水利水电科学研究院北京100038 国家水电可持续发展研究中心北京100038 国家电投云南国际电力投资有限公司云南昆明650228

植物生态策略是石漠化光伏场区植被恢复的关键。以石漠化光伏场区2种典型生境(光伏板间和板下)中4种植被恢复植物(鹅掌柴、红花檵木、假连翘、黄金菊)为研究对象,通过可塑性指数等综合分析其鲜质量、干质量、含水率、厚度、面积、比叶... 详细信息

植物生态策略是石漠化光伏场区植被恢复的关键。以石漠化光伏场区2种典型生境(光伏板间和板下)中4种植被恢复植物(鹅掌柴、红花檵木、假连翘、黄金菊)为研究对象,通过可塑性指数等综合分析其鲜质量、干质量、含水率、厚度、面积、比叶面积、体积、组织密度8个叶功能性状在2种生境下的差异及生态策略。结果显示:(1)叶功能性状可塑性大小为黄金菊>鹅掌柴>假连翘>红花檵木,叶含水率是4种植物共同的惰性响应性状;(2)光伏板遮阴后,4种植物叶片含水率和叶面积增加,叶组织密度降低;鹅掌柴和黄金菊增加叶厚、叶鲜质量和叶干质量实现物质积累;红花檵木、假连翘形成较大比叶面积和较低叶鲜质量、叶干质量等增强光资源获取但是降低物质积累的功能性状组合;(3)影响石漠化光伏场区植物功能性状的主要因素是物种、生境及二者的交互作用。可得结论,石漠化区光伏板遮阴激发植物对资源获取功能的投资,降低植物抗机械强度能力,但是在物质积累方面存在种间差异,鹅掌柴和黄金菊采取促进物质积累积极生态策略,而红花檵木和假连翘倾向采取增加资源获取和降低生长速率的积极和保守协同的策略。植物对异质性生境的功能性状组合反映其生态策略,为石漠化光伏场区植被恢复提供科技支撑。

关键词：石漠化光伏叶功能性状表型可塑性生态策略植被恢复

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常绿阔叶林常见树种根茎叶功能性状的相关性

北京林业大学学报 2016年第6期38卷 35-41页

作者：赵文霞邹斌郑景明罗久富北京林业大学林学院

以有关植物各构件功能性状之间关系的3个主要假说(功能相似假说、结构相似假说和整体协调假说)为依据,研究植物3个构件根、茎、叶对应功能性状之间的关系,是目前植物功能性状研究领域的研究热点。本文以江西大岗山栲树天然阔叶林中常见... 详细信息

以有关植物各构件功能性状之间关系的3个主要假说(功能相似假说、结构相似假说和整体协调假说)为依据,研究植物3个构件根、茎、叶对应功能性状之间的关系,是目前植物功能性状研究领域的研究热点。本文以江西大岗山栲树天然阔叶林中常见的16个树种为研究对象,选择了植物比叶面积、比根长、各构件组织密度以及各构件碳、氮、磷含量等共15个功能性状指标。并将其分为结构性状和化学性状2大类,利用多重t检验和皮尔森相关检验对根、茎、叶3个构件对应功能性状的差异性和相关性进行了分析。结果表明:在结构性状方面,比叶面积和比根长之间相关性不显著;各构件组织密度差异显著,大小依次为叶>茎>根,茎和根的组织密度相关性比叶和茎、叶和根更强。在化学性状方面,各构件碳含量大小并无显著差异,且相关性极显著;氮含量从高到低依次为叶>小枝>细根,且叶和细根的氮含量相关性显著;磷含量从高到低依次为小枝>叶>细根,且3个构件之间磷含量都为正相关。从各构件结构性状的关系来看,研究结果支持结构相似假说;从各构件氮含量的关系来看,研究结果支持功能相似假说;从各构件碳含量和磷含量的关系来看,研究结果支持整体协调假说。整体来看,植物各个构件的功能性状之间耦合协调,反映了植物适应环境的生态策略。

关键词：结构性状化学性状根茎叶功能常绿阔叶林