光伏农业“药光互补”模式中耐阴中药材品种选择
来源：中南农业科技. 2023,44(10) 日期：2024-05-30 10:05:30 点击量：799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、碳中和战略和乡村振兴战略的配景下，国家和地方政府都在积极推进“新能源+乡村振兴”和“光伏+乡村振兴”。2022年1月6日，国家能源局、农村农业部和国家乡村振兴局联合宣布了《加速农村能源生长助力乡村振兴的实施意见》，牢固光伏扶贫工程效果。耐阴性植物的种植在清洁能源建设与情况�；さ挠谢岷现蟹⒒又匾饔�，但古板的植物种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技术结合，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，各地气候差别明显，简单的中药作物显然无法满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，凭据其对温度、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据地形和气候大致划分为东部、中部、西南部地区进行单独论述。东部、中部地区气候差别较小，大部分作物可以引种栽培，中、东部地区的气候和土壤条件相似，降水集中在夏季，土壤大多为沙质土壤。凭据文献及视察研究，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，全国各地均有种植，主产地为河北省安国市、江苏省南通市。板蓝根适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效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，适合人工种植。半夏喜温耐阴喜湿，多种植在营养物质富厚的沙质土壤中，适应性强，广泛漫衍在东北、华北及长江流域[4]，在国家划出的光伏扶贫重点实施规模中，河北省、辽宁省、吉林省、安徽省等地属于温带季风性气候，光照、温度、降水量均切合标准且已有大规模种植。张丽霞[5]在贵州省的研究中发明全光照处理下，半夏倒苗状况明显，99%遮阴下倒运于其光相助用，但在遮阴95%处理下，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量抵达最高。孟祥海等[6]在陕关中地区进行半夏盆栽试验，研究标明遮阴55%相较于遮阴80%，半夏产量及珠芽鲜重均有提升。薛建平等[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明显优于90%遮阴条件。由此可知，半夏的强适应性支持其在光伏扶贫工业中广泛种植以配合光伏发电，但差别地区、差别水土条件下，半夏关于遮阴条件要求差别，必须凭据外地实际情况灵活调解。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。中药种植可凭据外地温度、湿度、地形及排水状况等合理选择。黄连（Coptis chinensis Franch.）原生于海拔1 500 m的山地地区[8]，曾引种栽培于江苏省[9]、吉林省[10]两地，与原产地气候、土壤差别很大，但两地收获后，测定其有效身分小檗碱切合药典标准，说明黄连具有很强的适应性。尹丽等[11]的研究标明，三年生黄连在45%遮阴率下，小檗碱的含量最高�；屏稍谥诙嗲榭銎蛳律�，与光伏工程扶贫地区保存高度重合，主要种植于四川省，因此，本研究认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，喜欢凉爽湿润的情况[12]。野生天麻产量日益稀少，人工栽培天麻已初具规模，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，红天麻的有效身分最高，杂交天麻适合种植在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加后降低，温度升高可能会破坏其共生关系[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原料[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，同时灵芝的人工种植主要集中在东部、中部及南部地区，可在适当情况下与光伏发电结合。在光伏扶贫重点实施规模中，段木栽培可在安徽省、东北三省、四川省、贵州省等地实施，在河南省、河北省可代料栽培，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，以土层深厚富含腐殖质的沙土最佳[19]，凭据《中国药材产地生态适宜性区划》，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预测出川贝母的潜在适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施规模中，四川的阿坝、西藏的林芝和日喀则也是川贝母的适宜漫衍区。李西文等[22]的研究标明，遮阴后川贝母光合效率增加了31.1%，有效光反应光强域值增加了331.5μmol/（m2·s），提高了川贝母对光相助用的利用效率，也在一定水平上制止了强光对光合机构的破坏。同时有研究发明，川贝母、暗紫贝母等需精细化治理，凭据其生长年限进行遮光度的调解，前3年需要包管遮光率在30%～70%[23,24,25]，灵活凭据天气、日照情况进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进行调解，耗材多，毛病明显。本研究则认为可以通过光伏发电设备的自动化、智能化加以改善，循环利用设备，减少棚网耗材，清洁情况的同时加速川贝母种植科学化、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，适应性较强，广泛漫衍于中国中部、东南及西南各省区。齐帅等[27]基于Maxent模型预测出鱼腥草在中国的潜在适生区随着气候变暖将逐渐扩大。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、地下总黄酮身分差别不大[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。对药用鱼腥草可进行适当的遮光处理，以灵活适应市场，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]。研究标明，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，这种特点比全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℃变温处理的情况有利于绞股蓝生物量和总皂苷含量的增加[32]，综合来看，绞股蓝具备加入光伏发电的特性。同时邵周玲等[33]基于Max Ent模型预测绞股蓝生长的极适宜区和高适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边沿、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，国家不绝出台政策在电价、光伏发电项目国家补贴竞价等方面予以支持[34]。截至2019年底，中国全面完成光伏扶贫建设任务，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]，并且部分发电设备占用耕地，影响农村居民的积极性，也阻滞光伏扶贫的生长。为牢固光伏扶贫结果，本研究依据各地地舆情况选取最适宜的耐阴中药材，耐阴中药材通过光伏组件的铺设改善生长情况，光伏发电与古板温室大棚结合，探索出一条可连续生长的新型高科技农业生态建设门路。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技术、治理能力的全面升级，增加光伏工业结果，为世界规模内的能源贫困提供新示范。
