结合光伏板栽培油用牡丹的方法与流程

1.本发明涉及农业技术领域，特别地涉及一种结合光伏板栽培油用牡丹的方法。


背景技术：

2.随着经济发展与社会进步，低碳、环保己成为当今社会发展中的关键词。为从根本上解决不可再生能源的消耗殆尽和与之俱来的环境污染问题，清洁能源的开发利用成为当今资源开发及能源结构调整的重要发展方向，发展太阳能、风能、潮汐能等可再生清洁能源已成为共识。光伏发电具有安全无污染、资源丰富、能源质量高等优点，被认为是能源领域最具发展潜力的方式之一，世界各地光伏产业发展迅速，其中中国是全球光伏发电增长最快的国家。随着中国光伏应用市场的大规模启动，土地问题已经成了限制光伏发电建设的重要问题之一。
3.选择合适的经济作物及其种植模式，是实施“农光互补”系统的先决条件。首先，由于光伏板的设置使得板下的农田光照受到显著影响，宜选择耐荫植物为主。其次，光伏电站大多建设在荒山、荒地，这就要求选择的植物具有耐旱、耐瘠薄，并且以农事简单方便为宜。最后，选择经济效益、生态效益和社会效益高的植物对增加农民收益、解决贫困问题意义重大。农光互补模式经过近十年的探索和稳步发展，农作物栽培越来越多样化，目前多为蔬菜、花卉、蘑菇及矮小灌木等。
4.油用牡丹在我国分布广泛且生态适应性强，北至吉林内蒙古，可在零下30℃生长，具有较强的耐寒性，南至安徽、江浙，亦有一定的耐湿热性。油用牡丹中性或偏微酸、微碱的土壤上生长均可，在瘠薄的土壤上亦可生长。其根系发达，粗根为肉质根，不耐涝，要求土壤排水良好。油用牡丹生长要求阳光充足，又宜适度庇荫。油用牡丹为矮生灌木，株高1.0～1.5m，多与核桃、文冠果等高大乔木套种，既能够增加土地利用率、增加经济收益，高大的乔木又能够为油用牡丹遮阴、提供良好的生长环境。油用牡丹在夏季28℃以上，会出现暂时休眠、停止生长的现象，但不会造成植物体受损，后遇适宜生长温度即可解除，恢复生长。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种结合光伏板栽培油用牡丹的方法。
6.光伏组件支架应根据需求特别设计，光伏阵列区需留有足够的翻耕、播种、施肥等必要的农业耕作空间，同时，应考虑到运维期间的设备检修需求，阵列区留置必要的检修通道。综合考虑以上需求，
7.本发明所提供的结合光伏板栽培油用牡丹的方法，包括以下步骤：
8.(1)光伏组件布置安装于农业大棚的南坡面；光伏板高度最低点1.8m～2.3m、倾角26
°
～27
°
、光伏阵列间距(6m
×
4m)～(8m
×
6m)；
9.(2)在所述光伏板内和光伏板之间栽植油用牡丹，株行距为(35cm～50cm)
×
(90cm～120cm)。
10.优选地，所述光伏组件横向布置安装于农业大棚的南坡面。
11.优选地，所述农业大棚设计为双坡面的钢结构大棚，农业大棚东西向布置。
12.所述光伏组件包括立柱、光伏板、支架和输电系统。
13.优选地，所述光伏组件下沿到地面距离2.2m～2.3m。
14.优选地，所述油用牡丹为
‘
凤丹’品种。
15.进一步，所述方法还包括以下步骤：将光伏板下土壤深翻30cm～40cm，每亩施用有机肥200公斤～300公斤；行间土地起垄宽为60cm～80cm，高10cm～15cm，垄间距90cm～120cm，垄上栽植1～2行2～3年生油用牡丹植株。
16.优选地，所述油用牡丹的栽植时间为9月～10月。
17.优选地，所述栽植方法为划线、点穴，用锹开沟深度30cm～40cm左右，把牡丹苗放入沟内，保持根系自然垂直，牡丹的根茎交接处与地面相平，踏实。
18.优选地，所述栽植第一年施有机肥200kg～300kg，栽植后的第二年和第三年每亩施复合肥50kg/亩～100kg/亩。
19.本发明的结合光伏板栽培油用牡丹的方法，栽植
‘
凤丹’品种2年后，植株生长正常，开始开花结实，实际开花率超过了80％；栽植3年，植株能正常结实，亩产量达到80～100kg。
20.本发明的结合光伏板栽培油用牡丹的方法，通过设计不同的光伏板高度和倾角，实现油用牡丹半遮阴效果，既促进其生长，并能保障其开花和结实，有效地提升了土地的利用率，为农光互补项目提供最佳的作物及种植模式，达到高产高效，打造出光伏 油用牡丹创新的栽培技术模式和示范基地，对于我国农业生产和产业结构调整具有重要意义。
21.项目设计双坡面的钢结构农业大棚，农业大棚东西向布置，光伏组件横向布置安装于钢结构大棚的南坡面。光伏板高度最低点1.8～2.3m、倾角26～27
°
、光伏列阵间距(6m
×
4m)～(8m
×
6m)。
22.光伏板下大面积闲置的土地可与油用牡丹有机结合起来，形成光伏 油用牡丹立体栽培系统，一方面光伏板可为油用牡丹的生长提供良好的遮阴环境，另一方面提高现有的土地利用率、增加经济效益，而且对光伏电站形成的不同遮阴程度(光伏板下、光伏板间和光伏板外)下油用牡丹的生长及产量水平的探究具有重大的生产实际意义。
23.本发明是建立在对油用牡丹的生物学特性、光伏发电原理和新能源的需求充分了解下，对该二者结合存在的诸多问题进行分析后，研制出集成创新栽培技术模式，总结了适合不同区域光伏板下油用牡丹的高效栽培技术模式，即光伏板下种植油用牡丹，通过设计不同的光伏板高度和倾角，实现油用牡丹半遮阴效果，既促进其生长，并能保障其开花和结实，有效地提升了土地的利用率，为农光互补项目提供最佳的作物及种植模式，达到高产高效，打造出光伏 油用牡丹创新的栽培技术模式和示范基地，对于我国农业生产和产业结构调整具有重要意义。同时，为国家新能源储备、土地高效利用提供政策支持，并作为一种新型农业，将光伏与生态旅游、美丽乡村、特色小镇等结合，不仅实现了农业增收、农民增收，也促进了美丽中国、乡村振兴建设。
附图说明
24.为了说明而非限制的目的，现在将根据本发明的优选实施例、特别是参考附图来描述本发明，其中：
25.图1为光伏农业大棚侧立面结构，其中1
‑
立柱，2
‑
光伏板，3
‑
支架。
26.图2为光伏农业大棚项目实例。
27.图3为河南商丘结合光伏板栽植油用牡丹现场图片。
28.图4为河南商丘光伏板内外2016年种植油用牡丹当年生长性状比较结果。
29.图5为河南商丘光伏板内外2016年种植油用牡丹生物量及根比较结果。
30.图6为河南商丘光伏板内外果重对比结果。
31.图7为江苏盐城结合光伏板栽植油用牡丹现场图片。
32.图8为江苏盐城光伏板内外油用牡丹当年生长性状对比结果。
33.图9为江苏盐城光伏板内外油用牡丹生物量及根比较结果。
34.图10为安徽阜阳结合光伏板栽植油用牡丹现场图片。
35.图11为安徽阜阳光伏板内外油用牡丹当年生长性状对比结果。
36.图12为安徽阜阳光伏板内外油用牡丹生物量等比较结果。
具体实施方式
37.实施例1、河南商丘结合光伏板栽植油用牡丹
38.光伏电站：商丘刘口光伏电站；地址：河南省商丘市梁园区刘口镇；面积：634(亩)；种植时间：2016年10月。
39.一、结合光伏板栽培油用牡丹的方法
40.(1)设计双坡面的钢结构农业大棚，东西向布置，光伏组件横向布置安装于钢结构大棚的南坡面(图1)；图1中1为立柱、2为光伏板、3为支架；光伏组件下沿到地面距离2.2m～2.3m；光伏板高度最低点1.8m、倾角27
°
、光伏阵列间距6.67m
×
4.15m(图2)。
41.(2)将光伏板下土壤深翻30～40cm，每亩施用有机肥200～300公斤。株行距35cm
×
90cm，栽植2年生植株。
42.(3)选择生长健壮、根系发达、芽体饱满的2年生
‘
凤丹’(
‘
凤丹’种子购自安徽亳州，种苗自育)为生产栽培试验品种，按规定分级标准将苗木分级、修剪后，用800倍多菌灵和生根粉浸泡5～10min，晾干后，得到处理后的
‘
凤丹’苗木。
43.(4)因光伏板间距只有4.15m，因此，在光伏板内(光伏板遮挡)和光伏外(光伏板无遮挡)栽植上述步骤(2)处理后的
‘
凤丹’苗木，株行距35cm
×
90cm，每两两光伏阵列之间共栽植6行
‘
凤丹’品种(图3)；栽植方法为：划线、点穴，用锹开沟深度30cm左右，把牡丹苗放入沟内，保持根系自然垂直，牡丹的根茎交接处与地面相平，踏实。
44.(5)栽植后的田间管理：栽植后的第二年和第三年每年施复合肥50～100公斤/亩。
45.二、河南商丘栽植油用牡丹生长情况
46.测定选取了两个处理各5株，即光伏外(光伏板无遮挡)和光伏内(光伏板遮挡)，进行性状调查，每个处理选择了三块样地。
47.2016年种植的油用牡丹，到2019年，油用牡丹的株龄为5年，2019年，地上部分生长性状调查和统计分析结果表明，光伏内的油用牡丹株高、冠幅和当年生长量及叶片比没有光伏遮挡(光伏外)的相比差异显著或极显著。光伏内植株平均株高最高，为81.18
±
1.07cm，高于光伏外11.71％；光伏内植株的平均冠幅达到了109.73
±
3.38cm，比光伏外增加20.69％。光伏内植株当年平均生长量达到50.75
±
1.09cm，比光伏内外提高6.2cm；光伏
内植株叶面积529.60
±
52.41cm2，比光伏外多100.13cm2；光伏内叶片长、宽和叶柄长均高于光伏外，且差异极显著，光伏内植株的叶片长度比光伏外植株长12.46cm；光伏内植株叶片比光伏外叶片宽8.05cm；光伏内植株叶柄与光伏外植株长5.27cm(图4)。
48.在2019年，生物量数据结果分析，表明光伏内油用牡丹植株的叶片、茎、根干重和鲜重表现趋势一致，比光伏外生物量大。光伏内植株叶片平均鲜重128.59
±
27.96g，比光伏外增加22.97％；茎鲜重光伏内为47.61
±
8.62g，比光伏外增加44.80％；光伏内植株根平均鲜重为220.15
±
45.56g，比光伏外增重22.40％。(图5)。对两个处理单株果实生物量进行了测定和分析，光伏内植株果鲜重达到151.02
±
15.44g，比光伏外鲜重高29.70％(图6)。
49.实施例2、江苏盐城结合光伏板栽植油用牡丹
50.光伏电站：盐城南洋光伏电站；地址：江苏省盐城市南洋镇；面积：311(亩)；种植时间：2016年10月。
51.一、结合光伏板栽植油用牡丹的方法
52.(1)设计双坡面的钢结构农业大棚，农业大棚东西向布置，光伏组件横向布置安装于钢结构大棚的南坡面；光伏板高度最低点2.20m、倾角26
°
、光伏阵列间距8m
×
6m。
53.(2)将光伏板下土壤深翻30～40cm，每亩施用有机肥200～300公斤。行间土地起垄宽为60cm，高10cm，垄间距90cm。
54.(3)选择生长健壮、根系发达、芽体饱满的2年生
‘
凤丹’为生产栽培试验品种，按规定分级标准将苗木分级、修剪后，用800倍多菌灵和生根粉浸泡5～10min，晾干后，得到处理后的
‘
凤丹’苗木。
55.(4)在光伏外(光伏板外无遮挡)、光伏内(光伏板下面完全遮挡)和光伏中(光伏板半遮挡)栽植上述步骤(2)处理后的
‘
凤丹’苗木，株行距35cm
×
90cm，每两两光伏阵列之间共栽植9行
‘
凤丹’品种(图7)；栽植方法为：划线、点穴，用锹开沟深度30cm左右，把牡丹苗放入沟内，保持根系自然垂直，牡丹的根茎交接处与地面相平，踏实。
56.(5)栽植后的田间管理：栽植后的第二年和第三年每年施复合肥50～100公斤/亩。
57.二、江苏盐城结合光伏板栽植
‘
凤丹’生长性状调查与分析
58.从植株株高、冠幅、当年生长量、叶面积数据可以看出，总体趋势是光伏中植株生长显著优于光伏内外，排序为光伏中>光伏内>光伏外，且差异显著(图8)。光伏中植株平均株高达到79.36
±
2.08cm，比光伏内外分别提高14.4％和17.4％，光伏中与光伏内外差异显著，光伏内外植株株高差异不显著。光伏中植株的平均冠幅达到了106.18
±
3.28cm，分别比光伏内外增加15.78％和32.33％，三者差异显著。光伏中植株当年平均生长量最高达到55.01
±
1.35cm，比光伏内外提高15.8％和27.9％，且三者差异显著。光伏中植株叶面积最大达到487.93
±
21.93cm2，比光伏内外增加16.15％和54.64％。光伏中的植株叶片长度达到52.22
±
1.53cm，比光伏内和外植株增加了19.9％和36.1％，且三者差异显著；光伏中植株叶片平均宽度最大达到35.87
±
1.58cm，比光伏内外叶片增加20.49％和29.17％，光伏内外植株叶片宽度差异不显著；光伏中植株叶柄最长达到19.95
±
0.94cm、比光伏内外增加了26.59％和44.78％，且差异显著，而光伏内外植株叶柄长差异不显著。
59.生物量数据结果分析，表明光伏内油用牡丹植株的叶片、茎、根干重和鲜重表现趋势一致，光伏中植株比光伏内外生物量大，且光伏中与内外差异显著，光伏内外差异不显著(图9)。光伏中植株叶片平均鲜重288.88
±
16.90g，比光伏内外重50.3％和1.01倍；光伏中
茎鲜重达到205.61
±
23.36g、分别比光伏内外分别增加65.08％和95.30％，光伏中植株根平均鲜重为512.47
±
34.93g，比光伏内外增重179.3g(53.82％)和239.52g(87.75％)。光伏中植株的根径三个等级的条数均比光伏内外内植株多，且差异显著，光伏内外差异不显著。光伏中植株的根径>1.0cm的条数达到12.00
±
0.5，比光伏内外增加92.0％和65.5％，且差异显著。光伏中植株根茎0.5
‑
1.0cm的条数达到27.75
±
2.93cm，比光伏内外增加1.41和1.77倍。光伏中植株根茎<0.5cm的条数达到42.25
±
2.29，比光伏内外分别增加52.3％和57.9％(图9)。对三个处理单株果实生物量进行了测定和分析，光伏内果实干鲜重>光伏中>光伏外，其中光伏内果鲜重达到151.26g,比光伏中和光伏外增加6.5％和22.6％，光伏内干重达到59.31
±
7.73g，比光伏中和光伏外分别增加了2.8％和19.6％。
60.此外，对盐城光伏板内外植株产量进行测算(表1)，光伏板覆盖后的植株平均亩产47.61kg，无光伏板覆盖植株的平均亩产量为43.23kg，因此，覆盖光伏板后，植株的产量高于无光伏板覆盖植株。
61.表1江苏盐城光伏板覆盖处理植株亩产量测算结果
[0062][0063]
实施例3、安徽阜阳结合光伏板栽植油用牡丹
[0064]
光伏电站：安徽新乌江光伏电站；地址：安徽省阜阳市新乌江镇；面积450(亩)；种植时间2016年10月。
[0065]
一、结合光伏板栽植油用牡丹的方法
[0066]
(1)设计双坡面的钢结构农业大棚，农业大棚东西向布置，光伏组件横向布置安装于钢结构大棚的南坡面；光伏板高度最低点2.20m、倾角27
°
、光伏阵列间距8m
×
6m。
[0067]
(2)将光伏板下土壤深翻30～40cm，每亩施用有机肥200～300公斤。行间土地起垄宽为60cm，高10cm，垄间距90cm。
[0068]
(3)选择生长健壮、根系发达、芽体饱满的2年生
‘
凤丹’为生产栽培试验品种，按规定分级标准将苗木分级、修剪后，用800倍多菌灵和生根粉浸泡5～10min，晾干后，得到处理后的
‘
凤丹’苗木。
[0069]
(4)在光伏外(光伏板无遮挡)、光伏内(光伏板遮挡)和光伏中(光伏板半遮挡)栽植上述步骤(2)处理后的
‘
凤丹’苗木，株行距35cm
×
90cm，每两两光伏阵列之间共栽植9行
‘
凤丹’品种(图10)；栽植方法为：划线、点穴，用锹开沟深度30cm左右，把牡丹苗放入沟内，保持根系自然垂直，牡丹的根茎交接处与地面相平，踏实。
[0070]
(5)栽植后的田间管理：栽植后的第二年和第三年每年施复合肥50
‑
100公斤/亩。
[0071]
二、安徽阜阳结合光伏板栽植
‘
凤丹’生长性状调查与分析
[0072]
从2019年调查的植株株高、冠幅、当年生长量、叶面积数据可以看出，总体趋势是光伏中植株生长显著优于光伏内外，排序为光伏中>光伏内>光伏外，且差异显著(图11)。光伏中植株平均株高最大，达到79.74
±
0.99cm，比光伏内外增加了5.2％和30.7％，三者差异
不显著。光伏中植株冠幅最大达到113.64
±
3.11cm，与光伏内差异不显著，但与光伏外差异显著，且比光伏中和光伏外增加1.7％和20.7％。光伏中植株当年平均生长量达到58.01
±
0.89cm，比光伏内外提高3.42cm(6.3％)和9.27cm(18.9)，三者差异显著。光伏内植株叶面积>光伏中>光伏外，光伏中和光伏内差异不显著，均光伏外差异显著，光伏内植株叶面积达到472.93
±
42.49cm,与光伏中差异不显著，但比光伏中和光伏外分别增加了14.94％和59.84％。光伏中的植株叶片长度最大达到55.93
±
1.31cm,比光伏内和外植株长增加了1.13cm(2.06％)和10.85cm(24.07％)，光伏中与光伏内差异不显著，但与光伏外植株差异显著；光伏内叶片宽度最大达到41.61
±
1.46cm，比光伏中和光伏增加了8.13％(3.13cm)和29.87％(9.57cm)，光伏内和光伏中植株叶片平均宽度差异不显著，但均与光伏外植株叶宽度差异显著，光伏中植株叶片比光伏内叶片窄，比光伏外外叶片宽；光伏中植株叶柄最长达到22.90
±
0.79cm与光伏内差异不显著但均与光伏外植株差异显著，比光伏内外长1.05(4.81％)和3.93cm(20.72％)。
[0073]
生物量数据结果分析，表明光伏内油用牡丹植株的叶片、茎、根干重和鲜重表现趋势一致，光伏中植株比光伏内外生物量大，且光伏中与内外差异显著，光伏内外差异不显著。光伏内植株叶片鲜重最大达到305.58
±
16.66g,比光伏中和外增加中植株叶片平均鲜重304.68
±
38.26g，比光伏中和光伏外叶片鲜重增加了0.9g(0.3％)和121.57g(66.4％)，光伏内中差异不显著，但与光伏外差异显著；茎鲜重光伏中最大达到144.88
±
11.82g,光伏内和光伏中差别不大，与光伏外差异显著，光伏中分别比光伏内外分别增加7.10％和116.24％；光伏中植株根平均鲜重为428.03
±
40.39g，比光伏内外增重136.43g(46.79％)和157.00g(57.93％)，与光伏内外差异显著。光伏中植株的根径三个等级的条数均比光伏内外内植株多，且差异显著，光伏内外差异不显著。光伏中植株根茎>1.0cm最多，达到11.50
±
0.96，比光伏内外增加了58.62％和64.29％；光伏中植株的根径0.5
‑
10cm的条数最多达到17.75
±
1.31，均比光伏内外内植株均增加14.52％；光伏中植株根茎<0.5cm的条数最多达到33.25
±
3.33，分别比光伏内外多7.50条(29.13％)和2.00条(6.4％)(图12)。对三个处理单株果实生物量进行了测定和分析，光伏中植株果鲜(干)重>光伏内>光伏外，光伏中植株果鲜重达到234.75
±
17.85g,比光伏外增加5.69％和1.48倍，光伏内和光伏中植株果实鲜重差异不显著，均与光伏外差异显著。
[0074]“牡丹 光伏”产业模式充分利用油用牡丹耐阴、耐干旱、耐瘠薄、耐高寒的生物学特性，对光伏列阵结构进行增高加宽等最优化布置，一方面地面油用牡丹生长，可降低地表温度，延长光伏设备的使用寿命，保证光伏发电系统安全、平稳长久运行，另一光伏板能够为油用牡丹在光伏列阵下良好生长创造有利条件，同时通过对油用牡丹加强品种选择、技术管理等措施，产出逐年增加，从而实现油用牡丹优质高产和土地的综合利用，实现互利双赢。
[0075]
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。