课题研究

2024年农光互补种植节水抗旱稻初探

 

(阳春、怀集试验点汇总报告)

 

    随着“双碳”目标的提出和落实,绿色能源的开发和利用在蓬勃发展。太阳能光伏技术的快速发展需要占用较大面积的土地资源,因此出现了许多与农业相融合的“农光互补”光伏电站,与林业相融合的“林光互补”光伏电站,还有与传统渔业相结合的“渔光互补型”光伏电站,目的是提高土地资源的利用效率,发挥土地的农耕属性。本研究旨在创新耕地保护格局和管理模式,落实最严格耕地保护制度,确保国家粮食安全,共同探索新时代耕地保护新路径,推动耕地保护工作再上新台阶,探讨光伏体系中水稻种植的可行性和效益,进一步提升光伏发电与节水抗旱稻偶联所带来的经济、社会和环境效益。

一、试验材料与方法

供试品种:WDR73,广东省阳春市陂面镇新民村光伏发电基地开展直播种植,种植面积5亩。播种期3月23日,成熟收割期7月18日,全生育期115天。灌浆结实期取剑叶叶片和叶鞘做转录组学分析。光伏板南侧离地高度3米,北侧离地高度1.6米。

怀集县光伏基地农光互补应用同样的品种和类似栽培方法。

二、试验结果

各主要生育时期的田间现场长势长相

图1. 4月上旬光伏板下直播WDR73的场景  


图2. 6月上旬光分蘖期伏板下节水抗旱稻WDR73长势


图3. 6月中旬分蘖盛期光伏板下节水抗旱稻WDR73长势


图4. 7月下旬成熟期收割前长势


图5. 农光互补间作节水抗旱稻WDR73不同区域的产量结果比较

               

实际产量:阳春的光伏板最高处离地面3米,两侧离地分别为2.3米(南侧)和低处1.6米(北侧)。全生育期120天。光伏板下阳光直射区部分,即中间区域实际收获稻谷折合 340kg/亩;光伏板下南侧遮阴区,实际收产折合260kg/亩;光伏板下北侧遮阴区,实际收产折合105kg/亩。北侧光伏板太低,离地高度只有1.6米,遮光严重,长势不太好。产量结果与前一年基本上一致。

在水稻利用了90%的光伏土地面积的情况下,按照三个不同区域所占的比例加权平均后,每亩光伏地的亩产量为230kg。阳春试验点,光伏板沿东西方向布局,南北两侧略有倾斜,南侧离地2.3米,北侧离地1.6米,南侧遮阴区实际上离地较高区域,下午略能见光或接受到散射阳光,北侧遮阴区一天都处于遮阴中。因此两幅光伏板之间空隙地上间作节水抗旱稻是切实可行的,产量水平还需要提高,栽培技术上需要继续攻关。但是尽管如此,光伏土地上却是实实在在增加了粮食收成,是一个农光互补的成功案例,值得进一步推广应用。

怀集县农光互补种植了10亩,光伏板下空间高度比杨春县要高,节水抗旱稻长势更好,整个种植周期比阳春试验点晚一个月,试验种植获得成功。光伏板最高处离地面4米,两侧离地分别为3米(南侧)和低处2米(北侧),光伏板下立地条件优于阳春。全生育期120天。光伏板下阳光直射区部分,实际收产折合 395.4公斤/亩。光伏板下南侧遮阴区,实际收产折合340.1公斤/亩,光伏板下北侧遮阴区,实际收产折合252.5公斤/亩。北侧光伏板离地高度有2米之高,能接收到散射阳光,没有看到因光照弱导致的徒长的现象,但是最终稻谷产量还是比中间直射光区低36%。总体而言,光伏板依然可以收到比较满意的稻谷产量,是个可喜的结果。

怀集试验点,在节水抗旱稻利用了85%的光伏地的情况下,按照三个不同区域所占的比例加权平均后,每亩光伏地的亩产量为335.9公斤。

光伏农业既可以解决能源短缺问题,同时缓解土地矛盾,避免出现光伏产业和农业争地的情况。光伏一般安装在宽阔的荒山坡地,水利条件、土质都很差,光伏板遮住了大部分的阳光,减少了土壤水分的蒸发,而节水抗旱稻可以旱直播,无需灌溉,因此可在水利条件不好的山地也可种植。本试验在光伏板下种植节水抗旱稻,并获得成功。具体结果,两个光伏板之间的中心地带能够接收到直射阳光和雨水,产量最高,其次是南侧地带,虽然接收直射光照时间很短,产量其次,北侧地带整体处于遮光状态,产量最低,但依然有收成。并成功提高了土地利用率,同时生产粮食。新能源和新农业结合符合乡村振兴政策,一个代表着绿色转型发展之未来,一个代表着国计民生之根基,光伏使最传统的农业焕发出新的生命力,在当下光伏行业快速发展的浪潮下,光伏农业扮演者重要的角色,具有广阔的发展前景。