19/09/2019 明日科學

植物靠陽光進行光合作用，太陽能板則用陽光來儲存能量，兩者一山不容二虎，互相競爭土地與陽光。但其實這不是一場零和遊戲。很多農作物會樂意與太陽能板共享空間。亞利桑那大學（University of Arizona）葛瑞格·巴倫-蓋佛（Greg Barron-Gafford）教授領導的一項研究表明，這種組合不一定是妥協，有一些共生關係可以為太陽能產業和農業都帶來利益。

實驗方式

巴倫-蓋佛教授的研究團隊專注於美國西南部，此處屬乾旱地區，灌溉用水受限，環境非常乾燥。研究人員認為，太陽能板提供的陰影可以降低土壤表面溫度和蒸發量，農作物植被比裸露的地表可以稍微降低太陽能板溫度，由於太陽能板的效率會因為升溫下降，這可能意味著產生更多電力。

為了測試這一點，研究人員在夏季設置了三種實驗農地：只有太陽能電池板，只有農作物以及兩者皆有。這個研究中，太陽能電池板的建造距離地面略高三公尺，高於一般裝設高度。三塊農地都有相同的灌溉量，並追踪溫度、濕度和土壤濕度。選擇小番茄、墨西哥辣椒和智利辣椒（chiltepin pepper）作為實驗作物。

結果出爐

結果正如預期，太陽能板與作物共存的確會改變溫度：白天的平均氣溫保持降低 1°C 以上，但是在夜間也提高約 0.5°C。而太陽能板下方在白天降低約 9°C，其下方的空氣濕度也提高，土壤在兩次灌溉之間乾得更慢。在作物方面，植物生長情形以二氧化碳吸收量比較，另觀察水分利用率、產出質量等。智利辣椒是一種耐陰性作物，在太陽能板下方種植的成果非常好，二氧化碳吸收量增加 33％，水分利用率沒有變化，因此它們在生長時會使用更多的土壤水分，並增加兩倍的產量。

墨西哥辣椒的二氧化碳吸收量減少 11％，表示其需要額外的陽光。即便如此，用水效率卻大大增加，減少了 65％ 的用水量。產量略有下降，但不超過誤差值。

小番茄的二氧化碳吸收量和水分利用率都提高了 65％。在使用相同量的水時，增加兩倍的產量。

發展潛力

根據這些太陽能板的溫度－效率曲線，研究人員計算出，在夏季，較低的溫度可使發電量增加約 3％，全年平均增加 1％。

研究人員發現這種太陽能農業的潛力值得研究和優化。安裝太陽能板可能導致許多農用機具無法使用，並提高裝設高度增加成本。但在某些地區與某些作物的搭配可能會讓一切有意義。農民可以節約用水，透過販售電力獲利，甚至可以讓農民在陰影下工作而更加舒適和安全，同時允許太陽能板陣列在這些地區發展而不與農業競爭土地。

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