光伏板高度对旱季石漠化地区不同坡度土壤性质的影响

高文娇; 王妍; 刘云根; 胡俊; 张家旭; 罗志锋; 黄彩双

doi:10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.036

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

光伏板高度对旱季石漠化地区不同坡度土壤性质的影响

试验研究

- 光伏板高度对旱季石漠化地区不同坡度土壤性质的影响
- Effects of photovoltaic panel height on soil physicochemical properties in rocky desertification areas with different slopes during dry season
- 水土保持通报 2025年45卷第4期页码：105-112
- 作者机构：
  
  1.西南林业大学水土保持学院，云南昆明 650224
  2.云南省山地农村生态环境演变与污染治理重点实验室，云南昆明 650224
- 作者简介：
  
  高文娇（1999—），女（汉族），山东省临沂市人，硕士研究生，研究方向为石漠化修复治理。Email：1938822516@qq.com。
  王妍（1980—），女（满族），河北省承德市人，博士，教授，博士生导师，主要从事脆弱生态系统关键过程与修复、土地利用及景观动态演变等研究。Email：wycaf@126.com。
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金“岩溶地区聚落空间格局与石漠化生态系统演变耦合关系研究”(32260420);云南省科技计划重点项目“光伏太阳能利用模式对石漠生态系统碳汇影响效应及其调控策略”(202401AS070014;202401BD070001-113)
- DOI：10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.036
  中图分类号： X171.4;S153
- CSTR：32312.14.stbctb.2025.04.036.
- 收稿：2025-02-26，
  
  修回：2025-05-20，
  
  纸质出版：2025-08-20
- 稿件说明：
移动端阅览
高文娇, 王妍, 刘云根，等.光伏板高度对旱季石漠化地区不同坡度土壤性质的影响[J].水土保持通报,2025,45(4):105-112.

Gao Wenjiao, Wang Yan, Liu Yungen, et al. Effects of photovoltaic panel height on soil physicochemical properties in rocky desertification areas with different slopes during dry season [J]. Bulletin of Soil and Water Conservation,2025,45(4):105-112.
高文娇, 王妍, 刘云根，等.光伏板高度对旱季石漠化地区不同坡度土壤性质的影响[J].水土保持通报,2025,45(4):105-112. DOI： 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.036. CSTR： 32312.14.stbctb.2025.04.036..

Gao Wenjiao, Wang Yan, Liu Yungen, et al. Effects of photovoltaic panel height on soil physicochemical properties in rocky desertification areas with different slopes during dry season [J]. Bulletin of Soil and Water Conservation,2025,45(4):105-112. DOI： 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.04.036. CSTR： 32312.14.stbctb.2025.04.036..

摘要

目的

分析光伏板下石漠化地区土壤水分和养分的变化特征及其关键影响因子，评估光伏板高度及地形坡度在旱季对土壤理化性质的影响，旨在为该地区的生态恢复与绿色产业发展提供科学依据和理论支持。

方法

选取已建设8 a的云南省石林彝族自治县光伏示范基地为研究区，在干旱期对平坡和陡坡中不同高度的光伏板（高板前檐离地高度为2.4 m，后檐离地高度为3.1 m，低板前檐离地高度为0.5 m，后檐离地高度为1.2 m，夹角为24°）下区域土壤进行取样，通过方差分析、RDA分析，研究不同坡度下土壤水分及养分对光伏板高度的响应。

结果

①在旱季石漠化地区，光伏板高度显著影响土壤水分及养分含量（

0.05）。相较非光伏遮挡区域，光伏板遮荫显著增加土壤体积含水率、饱和持水量、毛管持水量及田间持水量水平，且低光伏板平坡区域土壤水分均高于其他样地。 ②土壤全氮、全磷含量在整个旱季随光伏板高度的增加而显著减少，在低光伏板平坡区域达到最大值，而在干旱末期时，光伏遮挡区域土壤有机碳含量相比对照区域显著降低35%。 ③光伏板的建造主要通过改变土壤容重、孔隙度、pH值及土壤酶活性影响土壤水分及养分含量的变化。

结论

石漠化地区旱季低光伏板相比高光伏板更有利于起到减少水分蒸发和固定养分的作用，在平坡地区尤为明显。

Abstract

Objective

Soil moisture characteristics， nutrient changes beneath photovoltaic （PV） panels in rocky desertification areas， and their key influencing factors were analyzed. The effects of PV panel height and terrain slope on soil physicochemical properties during the dry season were evaluated to provide a scientific basis and theoretical support for ecological restoration and green industry development in this region.

Methods

A PV demonstration base in Shilin Yi Autonomous County， Yunnan Province， which had been under construction for 8 years， was selected as the study area， and soil samples were taken from beneath PV panels of differing heights （high panel： front eave height 2.4 m， rear eave 3.1 m； low panel： front eave height 0.5 m， rear eave 1.2 m； tilt angle of 24°） on both flat slopes and steep slopes during drought period. The responses of soil moisture and nutrients to PV panel heights in association with different slope gradients were analyzed using analysis of variance （ANOVA） and redundancy analysis （RDA）.

Results

① In karst rocky desertification areas during the dry season， PV panel height significantly influenced soil moisture and nutrient content （

0.05）. Compared with non-shaded areas， PV panel shading was associated with significantly increased soil volumetric water content， saturated water-holding capacity， capillary water-holding capacity， and field capacity. Notably， soil moisture levels beneath low PV panels on shallow terrain gradients were consistently higher than those at the other sampling sites. ② Soil total nitrogen （TN） and total phosphorus （TP） contents exhibited significant decreases with increasing PV panel height throughout the dry season， and displayed maximum values beneath low PV panels on flat slopes. However， soil organic carbon （SOC） content in shaded areas decreased by 35% compared with control regions by the end of the drought period. ③ Correlation analysis revealed that PV panel installation primarily altered soil bulk density， porosity， pH value， and enzyme activities， thereby driving changes in soil moisture and nutrient characteristics.

Conclusion

The construction of low-PV panels in rocky desertification areas during the dry season was more conducive to reducing water evaporation and fixing nutrients compared to high-PV panels， especially in flat slope areas.

关键词

Keywords

references

丁成翔，刘禹 . 光伏园区建设对青藏高原高寒荒漠草地土壤原核微生物群落的影响［J］. 草地学报， 2021 ， 29 （ 5 ）： 1061 - 1069 .

Ding Chengxiang ， Liu Yu . Effects of solar photovoltaic park construction on soil microbial community in alpine desert of Qinghai-Tibet Plateau ［J］. Acta Agrestia Sinica ， 2021 ， 29 （ 5 ）： 1061 - 1069 .

田政卿，张勇，刘向，等 . 光伏电站建设对陆地生态环境的影响：研究进展与展望［J］. 环境科学， 2024 ， 45 （ 1 ）： 239 - 247 .

Tian Zhengqing ， Zhang Yong ， Liu Xiang ， et al . Effects of photovoltaic power station construction on terrestrial environment： Retrospect and prospect ［J］. Environmental Science ， 2024 ， 45 （ 1 ）： 239 - 247 .

Li Cui ， Liu Jinxian ， Bao Jiabing ， et al . Effect of light heterogeneity caused by photovoltaic panels on the plant-soil-microbial system in solar park ［J］. Land ， 2023 ， 12 （ 2 ）： 367 .

Chen Xiaoxin ， Chen Bojian ， Wang Yongdong ， et al . Response of vegetation and soil property changes by photovoltaic established stations based on a comprehensive META-analysis ［J］. Land ， 2024 ， 13 （ 4 ）： 478 .

屈准，杨肃昌，赵鹏，等 . 青藏高原东北缘大规模光伏电站对高寒沙地植被-土壤的影响研究：以青海共和盆地为例［J］. 干旱区资源与环境， 2024 ， 38 （ 12 ）： 92 - 106 .

Qu Zhun ， Yang Suchang ， Zhao Peng ， et al . Effects of large-scale photovoltaic power stations on vegetation and soil in alpine sandy land in the northeastern margin of Qinghai-Tibet Plateau：A case study of Gonghe basin in Qinghai Province ［J］. Journal of Arid Land Resources and Environment ， 2024 ， 38 （ 12 ）： 92 - 106 .

翟波，党晓宏，陈曦，等 . 内蒙古典型草原区光伏电板降水再分配与土壤水分蒸散分异规律［J］. 中国农业大学学报， 2020 ， 25 （ 9 ）： 144 - 155 .

Zhai Bo ， Dang Xiaohong ， Chen Xi ， et al . Difference regularity of precipitation redistribution and soil water evapotranspiration in photovoltaic panels in typical steppe areas of Inner Mongolia ［J］. Journal of China Agricultural University ， 2020 ， 25 （ 9 ）： 144 - 155 .

Yue Shengjuan ， Wu Wei ， Zhou Xiaode ， et al . The influence of photovoltaic panels on soil temperature in the Gonghe Desert area ［J］. Environmental Engineering Science ， 2021 ， 38 （ 9 ）： 910 - 920 .

Zhang Jia ， Li Zaixin ， Tao Junyu ， et al . Observed impacts of ground-mounted photovoltaic systems on the microclimate and soil in an arid area of Gansu， China ［J］. Atmosphere ， 2024 ， 15 （ 8 ）： 936 .

车光欣，李艳梅，胡元泽，等 . 滇中石漠化地区光伏阵列对微气候—土壤的影响机制及效应［J］. 水土保持学报， 2025 ， 39 （ 3 ）

Che Guangxin ， Li Yanmei ， Hu Yuanze ， et al . Mechanisms and effects of photovoltaic arrays on microclimate-soil in the rocky desertification area of central Yunnan Province ［J］. Journal of Soil and Water Conservation ， 2025 ， 39 （ 3 ）

王颖，李国庆，周洁，等 . 光伏阵列对土壤水分的影响研究［J］. 太阳能， 2021 （ 7 ）： 53 - 58 .

Wang Ying ， Li Guoqing ， Zhou Jie ， et al . Research on influence of PV array on soil moisture ［J］. Solar Energy ， 2021 （ 7 ）： 53 - 58 .

吴智泉，罗忠新，罗久富，等 . 石漠化光伏场区土壤肥力质量空间分异特征［J］. 生态学杂志， 2023 ， 42 （ 11 ）： 2597 - 2603 .

Wu Zhiquan ， Luo Zhongxin ， Luo Jiufu ， et al . Spatial differentiation of soil fertility in a photovoltaic power station in rocky desertification zone ［J］. Chinese Journal of Ecology ， 2023 ， 42 （ 11 ）： 2597 - 2603 .

李少华，高琪，王学全，等 . 光伏电厂干扰下高寒荒漠草原区植被和土壤变化特征［J］. 水土保持学报， 2016 ， 30 （ 6 ）： 325 - 329 .

Li Shaohua ， Gao Qi ， Wang Xuequan ， et al . Characteristics of vegetation and soil property changes by photovoltaic plant interference in alpine desert steppe ［J］. Journal of Soil and Water Conservation ， 2016 ， 30 （ 6 ）： 325 - 329 .

屈文娟 . 大型光伏电站区域环境要素时空变化特征及其影响研究［D］. 陕西西安：西安理工大学， 2023 .

Qu Wenjuan . Study on the temporal and spatial variation characteristics of regional environmental elements of large-scale photovoltaic power plants and their impacts ［D］. Xi’an， Shaanxi ： Xi’an University of Technology ， 2023 .

Cai Jiale ， Meng Zhongju ， Meng Ruibing ， et al . Exploring a path of vegetation restoration best suited for a photovoltaic plant in the Hobq Desert ［J］. Frontiers in Environmental Science ， 2024 ， 12 ： 1380421 .

Choi C S ， Cagle A E ， Macknick J ， et al . Effects of revegetation on soil physical and chemical properties in solar photovoltaic infrastructure ［J］. Frontiers in Environmental Science ， 2020 ， 8 ： 140 .

罗忠新，黎慜，王涛，等 . 不同植被恢复类型下土壤碳含量对光伏组件遮阴的响应［J］. 西北农林科技大学学报（自然科学版）， 2024 ， 52 （ 9 ）： 147 - 154 .

Luo Zhongxin ， Li Min ， Wang Tao ， et al . Response of soil carbon contents to photovoltaic modules shading under different vegetation restoration types ［J］. Journal of Northwest A & F University （Natural Science Edition）， 2024 ， 52 （ 9 ）： 147 - 154 .

吴雲鹏，李艳梅，胡元泽，等 . 不同光伏阵列处理对滇中石漠化地区环境因子及细菌群落组成和多样性的影响［J］. 生态环境学报， 2024 ， 33 （ 10 ）： 1570 - 1579 .

Wu Yunpeng ， Li Yanmei ， Hu Yuanze ， et al . The impact of different photovoltaic array treatments on the physicochemical properties， bacterial community composition， and diversity of soils in rocky desertification areas of central Yunnan ［J］. Ecology and Environmental Sciences ， 2024 ， 33 （ 10 ）： 1570 - 1579 .

鲍士旦 . 土壤农化分析［M］. 3版 . 北京：中国农业出版社， 2000 .

Bao Shidan . Soil and agricultural chemistry analysis ［M］. 3rd ed . Beijing ： China Agriculture Press ， 2000 .

卢华兴，段旭，赵洋毅，等 . 滇中磨盘山典型林分土壤优先流特征及其归因分析［J］. 西北农林科技大学学报（自然科学版）， 2022 ， 50 （ 7 ）： 48 - 62 .

Lu Huaxing ， Duan Xu ， Zhao Yangyi ， et al . Characteristics and attribution analysis of soil preferential flow in typical stand of Mopan Mountain in central Yunnan ［J］. Journal of Northwest A & F University （Natural Science Edition）， 2022 ， 50 （ 7 ）： 48 - 62 .

周茂荣，王喜君 . 光伏电站工程对土壤与植被的影响：以甘肃河西走廊荒漠戈壁区为例［J］. 中国水土保持科学， 2019 ， 17 （ 2 ）： 132 - 138 .

Zhou Maorong ， Wang Xijun . Influence of photovoltaic power station engineering on soil and vegetation： Taking the Gobi Desert area in the Hexi Corridor of Gansu as an example ［J］. Science of Soil and Water Conservation ， 2019 ， 17 （ 2 ）： 132 - 138 .

Hassanpour Adeh E ， Selker J S ， Higgins C W . Remarkable agrivoltaic influence on soil moisture， micrometeorology and water-use efficiency ［J］. PLoS One ， 2018 ， 13 （ 11 ）： e0203256 .

方乾，赵龙山，樊春华，等 . 石漠化区薄土层坡地雨水转化及土壤侵蚀影响因素分析［J］. 农业工程学报， 2022 ， 38 （ 8 ）： 88 - 97 .

Fang Qian ， Zhao Longshan ， Fan Chunhua ， et al . Influencing factors of rainwater transformation and soil erosion in thin soil hillslope of rock desertification regions ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering ， 2022 ， 38 （ 8 ）： 88 - 97 .

陈凤，潘政，翟亚明，等 . 不同坡度下侵蚀性降水对土壤理化性质的影响［J］. 中国水土保持， 2024 （ 3 ）： 55 - 60 .

Chen Feng ， Pan Zheng ， Zhai Yaming ， et al . The effect of erosive precipitation on physical and chemical properties of soil in different slopes ［J］. Soil and Water Conservation in China ， 2024 （ 3 ）： 55 - 60 .

俞筱押，李玉辉，黄金，等 . 2010年春季干旱对石林喀斯特植物群落的影响［J］. 生态学杂志， 2011 ， 30 （ 7 ）： 1441 - 1448 .

Yu Xiaoya ， Li Yuhui ， Huang Jin ， et al . Impacts of extreme drought in spring 2010 on karst vegetations in Shilin of Yunnan Province， China ［J］. Chinese Journal of Ecology ， 2011 ， 30 （ 7 ）： 1441 - 1448 .

蔡晓布，周进 . 退化高寒草原土壤有机碳时空变化及其与土壤物理性质的关系［J］. 应用生态学报， 2009 ， 20 （ 11 ）： 2639 - 2645 .

Cai Xiaobu ， Zhou Jin . Spatial-temporal variation of soil organic carbon and its relations to soil physical properties in degraded alpine grasslands ［J］. Chinese Journal of Applied Ecology ， 2009 ， 20 （ 11 ）： 2639 - 2645 .

Liu Ziyu ， Peng Tong ， Ma Shaolan ， et al . Potential benefits and risks of solar photovoltaic power plants on arid and semi-arid ecosystems： An assessment of soil microbial and plant communities ［J］. Frontiers in Microbiology ， 2023 ， 14 ： 1190650 .

Portela E ， Monteiro F ， Fonseca M ， et al . Effect of soil mineralogy on potassium fixation in soils developed on different parent material ［J］. Geoderma ， 2019 ， 343 ： 226 - 234 .

赵文东，李凯，沈健，等 . 坡位和坡度对黑木相思人工林土壤养分空间分布的影响［J］. 东北林业大学学报， 2022 ， 50 （ 9 ）： 78 - 84 .

Zhao Wendong ， Li Kai ， Shen Jian ， et al . Effects of slope position and gradient on spatial distribution of soil nutrients in Acacia melanoxylon plantation ［J］. Journal of Northeast Forestry University ， 2022 ， 50 （ 9 ）： 78 - 84 .

张水琳，马丽娜，王妍，等 . 断陷盆地不同石漠化生态修复类型下土壤碳氮磷化学计量及酶活性特征［J］. 水土保持研究， 2023 ， 30 （ 4 ）： 69 - 74 .

Zhang Shuilin ， Ma Lina ， Wang Yan ， et al . Characteristics of soil carbon， nitrogen and phosphorus stoichiometry and enzyme activity under different ecological restoration types of rocky desertification in fault basin ［J］. Research of Soil and Water Conservation ， 2023 ， 30 （ 4 ）： 69 - 74 .

王思砚，苏维词，范新瑞，等 . 喀斯特石漠化地区土壤含水量变化影响因素分析：以贵州省普定县为例［J］. 水土保持研究， 2010 ， 17 （ 3 ）： 171 - 175 .

Wang Siyan ， Su Weici ， Fan Xinrui ， et al . Influence factors of soil moisture in karst rocky desertification region： A case study of Puding County， Guizhou Province ［J］. Research of Soil and Water Conservation ， 2010 ， 17 （ 3 ）： 171 - 175 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

红河干热河谷不同恢复模式下植被对干旱的抵抗力

基于CLCD数据的云南高原岩溶石漠化区植被扩展研究

土壤固化剂用于渠道防渗工程初探

植物根系力学与固土作用机理研究综述

黑龙江省东部水源区植被土壤水源涵养功能分析