收获光来种植食物和清洁能源

人们越来越多地尝试在同一块土地上同时种植粮食和清洁能源，以帮助应对气候变化、干旱和全球人口刚刚超过80亿的不断增长带来的挑战。这项努力包括农业光伏，其中农作物在太阳能电池板的阴影下生长，理想情况下用水更少。

现在，来自加州大学戴维斯分校的科学家们正在研究如何更好地利用太阳及其最佳光谱，从而使农业光伏系统在像加州这样的干旱农业地区更加高效。

他们发表在Earth'sFuture上的研究发现，光谱的红色部分对植物生长更有效，而光谱的蓝色部分更适合用于太阳能生产。

一个开门器

该研究的结果可能有助于引导全球对农业光伏的兴趣，并确定这些系统的潜在应用。

“这篇论文为各种技术进步打开了大门，”土地、空气和水资源系副教授兼加州大学戴维斯分校环境研究所研究员MajdiAbouNajm说。

他与帕多瓦大学的第一作者MatteoCamporese一起进行了这项研究，后者作为富布赖特访问学者来到加州大学戴维斯分校。“今天的太阳能电池板吸收了所有的光，并试图充分利用它。但如果新一代光伏技术可以将蓝光用作清洁能源，并将红光传递到农作物上，那里的光合作用效率最高呢?“

在这项研究中，科学家们开发了一种光合作用和蒸腾模型来解释不同的光谱。该模型再现了各种植物(包括生菜、罗勒和草莓)在受控实验室条件下对不同光谱的反应。敏感性分析表明，最好过滤掉光谱的蓝色部分以产生太阳能，而红色光谱可以优化以种植食物。

去年夏天，与加州大学戴维斯分校生物和农业工程系助理教授AndreDaccache合作，这项工作在加州大学戴维斯分校农业研究领域的番茄植物上进行了进一步测试。

热成像显示的相同植物和太阳能电池板。颜色变化说明面板阴影处的温度降低。图片来源：MajdiAbouNajm/加州大学戴维斯分校

指路明灯

该研究指出，在可耕地面积不断缩小的时代，了解植物如何响应不同的光谱是设计平衡可持续土地管理与水资源利用和粮食生产的系统的关键一步。

AbouNajm说：“仅仅提高一点用水效率并继续这样做，我们无法在30年内养活20亿人。”“我们需要一些变革性的东西，而不是渐进式的东西。如果我们将太阳视为一种资源，我们就可以在阴凉处工作并发电，同时在下面生产农作物。千瓦时成为您可以收获的次要作物。”