光伏农业“药光互补”模式中耐阴中药材品种选择
泉源:中南农业科技. 2023,44(10) 日期:2024-05-30 10:05:30 点击量:157次
郝心悦1 许涛1 于远航1 庄心情1 武淑娟1 张怡2
1. 华北理工大学,中医学院2. 华北理工大学,电气工程学院
在推动碳达峰、碳中和战略和墟落振兴战略的配景下,国家和地方政府都在起劲推进“新能源+墟落振兴”和“光伏+墟落振兴”。2022年1月6日,国家能源局、农村农业部和国家墟落振兴局团结揭晓了《加速农村能源生长助力墟落振兴的实验意见》,牢靠光伏扶贫工程效果。耐阴性植物的莳植在清洁能源建设与情形;さ挠谢沤嶂惺┱怪饕饔,但古板的植物莳植在经济效益上保存一定的劣势。本研究创立性地提出将耐阴性中药与光伏发电手艺团结,既能推进清洁能源建设,防治水土流失,又能提高经济效益。中国光能资源富厚却漫衍不均,各地天气差别显着,简单的中药作物显然无法知足各区光伏工程的需求。本研究充分剖析种种耐阴性中药植物,凭证其对温度、湿度、降水和土壤等条件的要求综合剖析,将光伏扶贫工程重点区域凭证地形和天气大致划分为东部、中部、西南部地区举行单独叙述。东部、中部地区天气差别较小,大部分作物可以引种莳植,中、东部地区的天气和土壤条件相似,降水集中在夏日,土壤大多为沙质土壤。凭证文献及视察研究,本研究总结出了适合在东部、中部地区与光伏发电相耦合的药用植物。板蓝根(Isatis tinctoria)作为东部、中部地区常见的二年生草本植物,喜温暖,耐寒,天下各地均有莳植,主产地为河北省安国市、江苏省南通市。板蓝根相宜在中等强度的光照下生长发育[1],张劲松等[2]的研究发明过高的光合有用辐射强度会引发光抑制,造成板蓝根叶片的光相助用下降。同样有研究说明,在生长中期57.4%的郁闭度更有利于板蓝根的生长[3]。半夏[Pinellia ternata(Thunb.)Ten.ex Breitenb.]作为常见的植物性中药,需求量大且野生半夏供应有限,适合人工莳植。半夏喜温耐阴喜湿,多莳植在营养物质富厚的沙质土壤中,顺应性强,普遍漫衍在东北、华北及长江流域[4],在国家划出的光伏扶贫重点实验规模中,河北省、辽宁省、吉林省、安徽省等地属于温带季风性天气,光照、温度、降水量均切合标准且已有大规模莳植。张丽霞[5]在贵州省的研究中发明全光照处置惩罚下,半夏倒苗状态显着,99%遮阴下倒运于其光相助用,但在遮阴95%处置惩罚下,半夏叶面积、叶绿素相对含量及叶片可溶性糖含量和未必根数目抵达最高。孟祥海等[6]在陕关中地区举行半夏盆栽试验,研究批注遮阴55%相较于遮阴80%,半夏产量及珠芽鲜重均有提升。薛建一律[7]在淮北的试验中,研究发明70%遮阴下半夏块茎鲜重及叶绿素荧光特征体现显着优于90%遮阴条件。由此可知,半夏的强顺应性支持其在光伏扶贫工业中普遍莳植以配合光伏发电,但差别地区、差别水土条件下,半夏关于遮阴条件要求差别,必需凭证外地现真相形无邪调解。高原地区主要包括西藏、青海等位于中国西南部的大部分地区,光照富足,降水地区差别较大。中药莳植可凭证外地温度、湿度、地形及排水状态等合理选择。黄连(Coptis chinensis Franch.)原生于海拔1 500 m的山地地区[8],曾引种莳植于江苏省[9]、吉林省[10]两地,与原产地天气、土壤差别很大,但两地收获后,测定其有用因素小檗碱切合药典标准,说明黄连具有很强的顺应性。尹丽等[11]的研究批注,三年生黄连在45%遮阴率下,小檗碱的含量最高;屏稍谥诙嗲樾翁炱律,与光伏工程扶贫地区保存高度重合,主要莳植于四川省,因此,本研究以为黄连可作为与光伏工程共生的草本植物之一。天麻(Gastrodia elata Bl.)为常用名贵中药材,具有避光性,喜欢凉爽湿润的情形[12]。野生天麻产量日益希罕,人工莳植天麻已初具规模,据研究,西南地区天麻素和羟基苯甲醇的总含量较西北、华中地区高[13]。杨婧等[14]的研究发明,在1 900 m海拔规模内,红天麻的有用因素最高,杂交天麻适合莳植在1 600 m的海拔规模内。同时有学者研究指出,相近纬度下,低海拔地区温度高则会抑制天麻中消化酶的活性,蜜环菌胞外酶活性随温度的升高先增添后降低,温度升高可能会破损其共生关系[15]。综合来看,天麻具有在西南地区生长药光互补工业的潜力。灵芝[Ganoderma lucidum(Curtis)P.Karst.]自古即是名贵中药材。灵芝为木腐生菌,多见于落叶阔叶林的枯木和树桩上,由于其市场青睐度较高,人工培育不在少数,段木或其他粮食作物秸秆均可作为灵芝的栽种质料[16]。金鑫等[17]研究发明70%遮阴率下,灵芝的原基时间提前,活性氧积累较少,酶活性最高,有利于灵芝生长。袁学军等[18]的试验得出了类似的结论,中等光照有利于灵芝多糖和三萜的合成,同时灵芝的人工莳植主要集中在东部、中部及南部地区,可在适当情形下与光伏发电团结。在光伏扶贫重点实验规模中,段木莳植可在安徽省、东北三省、四川省、贵州省等地实验,在河南省、河北省可代料莳植,配合光伏发电形成完整的工业链。川贝母(Fritillaria cirrhosa D.Don)耐寒喜温凉,喜荫蔽,降水量在700 mm以上最宜,以土层深挚富含腐殖质的沙土最佳[19],凭证《中国药材产地生态相宜性区划》,川贝母适合生长在海拔2 700~4 500 m的宽大高原地区[20]。王娟娟等[21]基于Maxent和Arc GIS展望出川贝母的潜在相宜漫衍区在四川省西南部、云南省西北部及西藏自治区的东南部等地区,越发验证了这一点。光伏扶贫工程重点实验规模中,四川的阿坝、西藏的林芝和日喀则也是川贝母的相宜漫衍区。李西文等[22]的研究批注,遮阴后川贝母光合效率增添了31.1%,有用光反应光强域值增添了331.5μmol/(m2·s),提高了川贝母对光相助用的使用效率,也在一定水平上阻止了强光对光合机构的破损。同时有研究发明,川贝母、暗紫贝母等需细腻化治理,凭证其生长年限举行遮光度的调解,前3年需要包管遮光率在30%~70%[23,24,25],无邪凭证天气、日照情形举行实时调解更能增进植株生长。而马靖等[24,26]提出3年以上的川贝母需适量提高光照强度,古板遮阴棚仍需人力举行调解,耗材多,误差显着。本研究则以为可以通过光伏发电装备的自动化、智能化加以改善,循环使用装备,镌汰棚网耗材,清洁情形的同时加速川贝母莳植科学化、规范化。鱼腥草(Houttuynia cordata Thunb.)作为常见的药食同源中药材,喜温喜湿,耐旱耐涝,顺应性较强,普遍漫衍于中国中部、东南及西南各省区。齐帅等[27]基于Maxent模子展望出鱼腥草在中国的潜在适生区随着天气变暖将逐渐扩大。遮阴率为40%时,土壤单位面积地上部分产量最高,地下部分产量降低,挥发油含量降低,但地上、地下总黄酮因素差别不大[28]。石文婷[29]的研究发明60%以下的遮阴率与全光照对挥发油的影响类似。鱼腥草食用多为地下根茎,但常以全草入药。对药用鱼腥草可举行适当的遮光处置惩罚,以无邪顺应市场,提高经济效益。绞股蓝[Gynostemma pentaphyllum(Thunb.)Makino]为多年生草质攀援性藤本植物,属葫芦科绞股蓝属,喜温湿、不耐旱,主要漫衍在长江以南地区[30]。研究批注,棚网70%遮阴率下绞股蓝叶面积增大,叶绿素含量上升,具有阴生植物叶特点,这种特点比整日照下的中生叶结构特征的绞股蓝净光合速率高[31],且光照强度为100μmol/(m2·s)条件下,20℃/30℃变温处置惩罚的情形有利于绞股蓝生物量和总皂苷含量的增添[32],综合来看,绞股蓝具备加入光伏发电的特征。同时邵周玲等[33]基于Max Ent模子展望绞股蓝生长的极相宜区和高相宜区主要漫衍在云南东北部、长江中下游平原四川盆地西南方缘、大巴山-武陵山山区及雅鲁藏布江谷地及周围地区。绞股蓝对富厚四川省、云南省、西藏自治区光伏扶贫工程的作物选择大有裨益。光伏扶贫项目是中国一项福利性社会工程,在“双碳”的大配景下,国家一直出台政策在电价、光伏发电项目国家津贴竞价等方面予以支持[34]。阻止2019年底,中国周全完成光伏扶贫建设使命,建成光伏电站2 636万k W,受益农户达415万户。但光伏工业的生长良莠不齐,农村电网治理是漫衍式屋顶光伏电站发电,基本是自产自销,供大于求,工业化比例较低[35],并且部分发电装备占用耕地,影响农村住民的起劲性,也阻滞光伏扶贫的生长。为牢靠光伏扶贫效果,本研究依据各地地理情形选取最相宜的耐阴中药材,耐阴中药材通过光伏组件的铺设改善生长情形,光伏发电与古板温室大棚团结,探索出一条可一连生长的新型高科技农业生态建设蹊径。不但有助于“双碳”新问题的推进,并且可以增进光伏企业工业手艺、治理能力的周全升级,增添光伏工业效果,为天下规模内的能源贫困提供新树模。