CN116849170A - 一种光伏方阵区土地植畜共荣的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏方阵区土地植畜共荣的方法，涉及种植和养殖共生技术领域，该方法包括：植畜空间划分、植畜筛选、植畜共荣布局和植畜空间轮换。本发明优化利用光伏方阵区土地与光资源，实现杂草生态防控，提升土地肥力与产出率。本发明解决了现有喀斯特光伏发电场区土地利用率低的问题。

Description

一种光伏方阵区土地植畜共荣的方法

技术领域

本发明涉及种植和养殖共生技术领域，具体涉及一种光伏方阵区土地植畜共荣的方法。

背景技术

近年来，光伏发电新能源发展成效显著，大力推广在石漠化等脆弱区开展具有生态环境保护和修复效益的新能源项目，提升土地综合产出率，是充分发挥新能源生态环境保护效益的有效途径。石漠化区太阳能资源开发是增强岩溶生态系统功能的重要环节，但是，原本较为脆弱的喀斯特生态系统结构和功能易受到光伏电站建设而改变，光伏电站建设切割原生生境，改变场区局地气候、土壤等环境资源特征，采用传统的农业种植模式，作物产量和品质受场区光热水土资源时间、空间异质性影响，春播夏播阳性作物，组件遮挡导致板下区域作物减产降质，秋播越年生作物遭遇行间弱光照而生长缓慢。而用于太阳能资源开发的石漠化区的原生土壤，通常保水保肥性差，土壤肥力低，土壤团聚体结构差，农业生产依赖大量水肥投入，否则易发生减产或死棵，同时，传统耕地方式加剧土壤流失，农业生产则投入更大的人力、物力以及化肥，如此形成恶性循环，造成土地越种越瘦。因此，如何利用光伏场区土地，获得清洁电力，实现农业生产提质增效，同时促进改土养地，是实现太阳能资源开发与增强岩溶生态系统功能协同增效亟待解决的关键问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种光伏方阵区土地植畜共荣的方法，以解决现有喀斯特光伏发电场区土地利用率低的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种光伏方阵区土地植畜共荣的方法，包括以下步骤：

(1)植畜空间划分：在光伏方阵区土地外围设置围栏，在光伏组件平行两檐下分别设置生态篱，所述生态篱和围栏垂直设置，所述生态篱靠近围栏一端设置通道门，所述生态篱另一端连接有活动门，所述生态篱将光伏方阵区土地分隔为光伏组件板下区域和光伏行间区域；

(2)植畜筛选：选择具有特异性作物，选择适宜当地的畜禽；

(3)植畜共荣布局：根据步骤(2)筛选作物的对光的喜好，结合太阳高度角季节变化后光伏组件下区域的光照变化，在不同种植季节，选择光伏组件板下区域或光伏行间区域中光照资源适宜的区域种植作物，另一个未种植区域则进行畜牧；

(4)植畜空间轮换：步骤(3)中种植区域前茬作物收获后，收集秸秆粉碎堆制植物源有机肥，进行休耕畜牧，步骤(3)中畜牧区域采用保护性耕作模式进行种植。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，步骤(1)中，光伏组件采用固定支架方式安装，光伏组件最低处距地面高度≥250cm。

进一步，步骤(1)中，当步骤(2)选择畜禽为不高飞的禽类时，生态篱的高度50-70cm；当步骤(2)选择畜禽为习惯高飞、夜间上树栖息的家鸡类时，生态篱高度120-150cm；当光伏组件板下区域种植喜荫、不耐强光直射且多年生作物时，生态篱高度120-150cm，同时沿生态篱种植爬藤作物。

进一步，步骤(1)中，通道门宽150cm。

进一步，步骤(1)中，活动门通过轴承连接在生态篱上，可180°旋转。

进一步，步骤(1)中，活动门为单扇门。

进一步，步骤(1)中，当光伏行间区域沿围栏方向的宽度大于光伏组件板下区域沿围栏方向的宽度时，活动门宽度为1/2光伏行间区域宽度；当光伏行间区域沿围栏方向的宽度小于光伏组件板下区域沿围栏方向的宽度时，活动门宽度为1/2光伏组件板下区域宽度。

进一步，步骤(2)中，特异性为抗旱、耐瘠薄、固氮、高固碳效率、高附加值、易管理和易收获中至少一种。

进一步，步骤(2)中，选择具有特异性作物时，光伏方阵区土地土层厚度＜30cm时，选择浅根系植物，厚度≥30cm时，选择浅根系植物或深根系植物。

进一步，步骤(2)中，选择具有特异性作物时，当需通过种植提升土壤养分时，选择固氮类作物、固氮类作物或绿肥作物。

进一步，固氮类作物为大豆、苜蓿、萝卜、油菜中至少一种。

进一步，绿肥作物为大豆、苜蓿、萝卜、油菜中至少一种。

进一步，固碳类作物为黑麦草。

进一步，步骤(2)中，选择具有特异性作物时，当需获取高经济附加值时，选择油料作物和/或中药材作物。

进一步，步骤(2)中，选择具有特异性作物时，当环境干旱高温胁迫严重时，选择强抗旱、高光效植物。

进一步，强抗旱、高光效植物为马齿苋。

进一步，步骤(3)中，种植一年生或越年生作物，春播或夏播作物在光伏行间区域种植，秋播作物在光伏组件板下区域种植；种植多年生作物，喜荫作物在光伏组件板下区域种植，阳性或中性作物在光伏行间区域种植，另一个未种植区域则进行畜牧和一年生或越年生作物循环种养。

进一步，步骤(4)中，畜牧区域内的畜禽出栏或经生态篱的通道门赶至相邻的前茬种植区域，然后对前季畜牧区域整地、种植和水肥管理，采用保护性耕作模式进行种植。

进一步，步骤(3)-(4)中，畜牧时密度为3-14只/亩，同时撒播生草；种植作物时，周围撒播生草，当生草与作物高度相当时，刈割作物根圈生草，覆盖于根圈土壤表面。

进一步，选择具有特异性的生草。

进一步，特异性为抗旱、耐瘠薄、固氮、高固碳效率、高附加值、易管理和易收获中至少一种。

进一步，步骤(3)-(4)中，种植作物时采用平铺滴灌管带少量多次灌溉。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明面向喀斯特区域光伏电站方阵区土地综合利用的需求，利用生态篱将组件下方空间划分为板下区和行间区，用作种植与养殖，再基于板下和行间小区在不同季节的光资源差异，以及作物的光适应特性，在不同小区布局不同的作物时空种植模式，利用功能性园地生草覆盖改良土壤，同时利用不种植作物的小区进行适宜密度生态畜牧，在作物收获后，将前茬种植小区转换为养殖小区，将前季养殖小区转换为种植小区，执行保护性耕作。该方法耦合了光伏发电、喜阳/喜荫/耐荫作物种植、畜禽养殖、草作共荣激发土壤微生物改土和保墒增碳，在光伏发电场区生产清洁能源的同时，还充分利用了场区空间资源、获得农产品和畜牧产品。

2、喀斯特光伏发电场区光照资源丰富，区域内土壤淋溶强烈、水土流失严重、土层浅薄、土壤蓄水保肥能力弱，土地利用率低，土地利用方式简单，农业生产效率低，但是光伏组件切割原生环境，为改变原有土地利用方式提供了机遇，但是严苛的自然条件和光伏农业技术薄弱严重限制农光互补产业发展，制约岩溶生态系统功能提升。本申请基于光伏组件遮荫、循环种养结合的综合模式，通过生物固氮作物、固碳作物、畜禽排泄物、畜禽采食、保护性耕作等实现亲土种植改土养地，同时获得农产品和畜牧产品，提高了光伏发电场区土地产出率和利用率。

附图说明

图1为实施例1光伏方阵区土地植畜共荣的步骤流程图；

图2为实施例1光伏方阵区土地植畜共荣的示意图；

图3为实施例1草作共荣示意图侧视图；

图4为实施例1草作共荣示意图俯视图；

图5为实施例1何对比例1土壤特征参数图。

1、围栏；2、生态篱；3、通道门；4、活动门；5、光伏行间区域；6、光伏组件板下区域；7、作物；8、生草；9、作物根圈；10、根圈土壤表面。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

以下实施例以在云南石漠化光伏发电场区为例，电站所在区域土薄、干旱、土壤养分瘠薄、植物多样性低、作物生产量低。(光伏组件采用固定支架方式安，光伏组件最低处距地面高度≥250cm)

准备：在春播前开始，由于是光伏电站建设后首次进行农光互补综合利用，在生态篱建设之前，利用小型机械结合人工对光伏发电场区的土地进行杂草清除，粉碎后铺撒在场区，利用小型耕地机翻地，同时撒施农家肥5000kg/亩，耙平后，晾置7-10天，期间铺设滴灌管带，管带间距60-80cm，管带沿东西方向铺设；期间架设生态篱，生态篱基部种植鹅掌柴(Heptapleurum heptaphyllum)等常绿、耐荫灌木；

实施例1：

一种光伏方阵区土地植畜共荣的方法，包括以下步骤：(见图1-4)

(1)植畜空间划分：在光伏方阵区土地外围设置围栏，围栏由植物篱与金属护栏网组合而成，金属护栏网高200cm，在每行光伏组件平行两檐下分别设置生态篱，生态篱和围栏垂直设置，生态篱靠近围栏一端设置通道门，通道门宽150cm，所述生态篱另一端连接通过轴承连接有活动门，可180°旋转，生态篱将光伏方阵区土地分隔为光伏组件板下区域和光伏行间区域；其中，光伏组件板下区域宽度大于光伏行间区域，活动门宽度为1/2光伏组件板下区域宽度，单扇门宽度设计和旋转设计可满足一扇门两个小区共用，门仅用于小区作为养殖小区时关闭，两个单扇门旋转至养殖小区，使养殖小区处于封闭状态；生态篱高度55cm；

(2)植畜筛选：选择多年生喜荫中药材以外的作物(浅根系植物或深根系植物)，在春播时，选择固氮作物落花生(Arachis hypogaea)、调料作物辣椒(Capsicum annuum)、高花青素含量作物茄子(Solanum melongena)、高维生素含量作物西红柿(Solanumlycopersicum)、固氮绿肥饲用作物白三叶(Trifolium repens)和紫花苜蓿(Medicagosativa)；

在秋播时，选择固氮作物豌豆(Pisum sativum)、蚕豆(Vicia faba)、高附加值作物大蒜(Allium sativum)和固碳作物黑麦草(Lolium perenne)；

选择畜禽为白鹅；

(3)植畜共荣布局：春播时，光伏行间区域种植花生、茄子、辣椒、西红柿，光伏组件板下区域养白鹅(密度为4只/亩)，撒播白三叶和苜蓿；

秋播时，光伏组件板下区域种植豌豆、蚕豆、大蒜和黑麦草，光伏行间区域养白鹅(密度为4只/亩)；

(4)植畜空间轮换：在9月前后，收获光伏行间区域的花生、茄子、辣椒、西红柿，将4种作物秸秆堆制植物源有机肥，将相邻养殖小区的鹅经通道门赶至种植小区；新购脱温鹅养殖于收获花生、茄子、辣椒、西红柿之后的光伏行间区域；光伏组件板下区域鹅赶出之后，将小区内剩余的白三叶、紫花苜蓿收获还田或制成青饲料，用于鹅养殖，然后整地，播种豌豆、蚕豆；光伏行间区域播种黑麦草，播种后利用滴灌浇透水，一周后浇第2次水，出苗后保障土壤水分，防止死棵。

为保障花生、茄子、辣椒、西红柿、豌豆、蚕豆的品质和产量，花生、豌豆、蚕豆直播作物出苗后苗高10cm左右时间苗，单窝留苗2株；茄子、辣椒、西红柿移栽作物，以营养钵苗在4叶之前移栽，移栽后封垄前适当培土，移栽后30-40天左右进行摘心打顶，促进分枝，提高产量。

在秋冬季，光伏行间区域通道门处利用竹篱与草帘搭建遮雨棚，棚顶宽2m，供鹅栖息。

实施例2：

一种光伏方阵区土地植畜共荣的方法，包括以下步骤：

(1)植畜空间划分：同实施例1；

(2)植畜筛选：春播作物选择固氮作物落花生(Arachis hypogaea)、秋播作物选择固氮作物豌豆(Pisum sativum)、园地生草选择固碳植物黑麦草(Lolium perenne)、C4和CAM植物马齿苋(Portulaca oleracea)；

畜禽选择当地品种的鸡和白鹅混养，鸡6只/亩，白鹅2只/亩；

(3)植畜共荣布局：在种植区点播落花生、豌豆，撒播黑麦草与马齿苋，在养殖区混养鸡和鹅，撒播黑麦草与马齿苋；园地生草生长至10-15cm左右时，刈割花生根圈的园地生草覆盖于根圈土壤表面；

(4)植畜空间轮换：在9月前后，收获行间花生，种植区与养殖区轮换，马齿苋自然枯萎覆盖于土壤表面。

对比例1：

一种光伏方阵区土地种植的方法，包括以下步骤：

不含本发明的植畜共荣方法。

试验例

在实施例1当年轮换的时候，采集实施例1种植区、实施例1养殖区、对比例1区的土壤，将实施例1对比例1的土壤进行土壤全碳、全氮、全磷、微生物量碳监测，结果见图5。结果表明：采用本发明的植畜共荣方法后，土壤有机碳提升14.2-25.6％，全氮提升7.4-19.9％，全磷提升50.5-57.5％，微生物量碳提升254.2-451.7％，土壤养分含量增加，碳含量增加，实现增碳养地效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光伏方阵区土地植畜共荣的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)植畜空间划分：在光伏方阵区土地外围设置围栏(1)，在光伏组件平行两檐下分别设置生态篱(2)，所述生态篱(2)和围栏(1)垂直设置，所述生态篱(2)靠近围栏(1)一端设置通道门(3)，所述生态篱(2)另一端连接有活动门(4)，所述生态篱(2)将光伏方阵区土地分隔为光伏组件板下区域(6)和光伏行间区域(5)；

(2)植畜筛选：选择具有特异性作物(7)，选择适宜当地的畜禽；

(3)植畜共荣布局：根据步骤(2)筛选作物(7)的对光的喜好，结合太阳高度角季节变化后光伏组件下区域的光照变化，在不同种植季节，选择光伏组件板下区域(6)或光伏行间区域(5)中光照资源适宜的区域种植作物(7)，另一个未种植区域则进行畜牧；

(4)植畜空间轮换：步骤(3)中种植区域前茬作物(7)收获后，收集秸秆粉碎堆制植物源有机肥，进行休耕畜牧，步骤(3)中畜牧区域采用保护性耕作模式进行种植。

2.根据权利要求1所述的光伏方阵区土地植畜共荣的方法，其特征在于，步骤(1)中，光伏组件采用固定支架方式安装，光伏组件最低处距地面高度≥250cm。

3.根据权利要求1所述的光伏方阵区土地植畜共荣的方法，其特征在于，步骤(1)中，当步骤(2)选择畜禽为不高飞的禽类时，生态篱(2)的高度50-70cm；当步骤(2)选择畜禽为习惯高飞、夜间上树栖息的家鸡类时，生态篱(2)高度120-150cm；当光伏组件板下区域(6)种植喜荫、不耐强光直射且多年生作物(7)时，生态篱(2)高度120-150cm，同时沿生态篱(2)种植爬藤作物。

4.根据权利要求1所述的光伏方阵区土地植畜共荣的方法，其特征在于，步骤(1)中，当光伏行间区域(5)沿围栏(1)方向的宽度大于光伏组件板下区域(6)沿围栏(1)方向的宽度时，活动门(4)宽度为1/2光伏行间区域(5)宽度；当光伏行间区域(5)沿围栏(1)方向的宽度小于光伏组件板下区域(6)沿围栏(1)方向的宽度时，活动门(4)宽度为1/2光伏组件板下区域(6)宽度。

5.根据权利要求1所述的光伏方阵区土地植畜共荣的方法，其特征在于，步骤(2)中，特异性为抗旱、耐瘠薄、固氮、高固碳效率、高附加值、易管理和易收获中至少一种。

6.根据权利要求1所述的光伏方阵区土地植畜共荣的方法，其特征在于，步骤(2)中，选择具有特异性作物(7)时，光伏方阵区土地土层厚度＜30cm时，选择浅根系植物，厚度≥30cm时，选择浅根系植物或深根系植物。

7.根据权利要求1所述的光伏方阵区土地植畜共荣的方法，其特征在于，步骤(3)中，种植一年生或越年生作物，春播或夏播作物在光伏行间区域(5)种植，秋播作物在光伏组件板下区域(6)种植；种植多年生作物，喜荫作物在光伏组件板下区域(6)种植，阳性或中性作物在光伏行间区域(5)种植，另一个未种植区域则进行畜牧和一年生或越年生作物循环种养。

8.根据权利要求1所述的光伏方阵区土地植畜共荣的方法，其特征在于，步骤(4)中，畜牧区域内的畜禽出栏或经生态篱(2)的通道门(3)赶至相邻的前茬种植区域，然后对前季畜牧区域整地、种植和水肥管理，采用保护性耕作模式进行种植。

9.根据权利要求1所述的光伏方阵区土地植畜共荣的方法，其特征在于，步骤(3)-(4)中，畜牧时密度为3-14只/亩，同时撒播生草(8)；种植作物(7)时，周围撒播生草(8)，当生草(8)与作物(7)高度相当时，刈割作物根圈(9)生草(8)，覆盖于根圈土壤表面(10)。

10.根据权利要求1所述的光伏方阵区土地植畜共荣的方法，其特征在于，步骤(3)-(4)中，种植作物(7)时采用平铺滴灌管带少量多次灌溉。