趙桂英

(云南省環(huán)境科學(xué)研究院，云南 昆明 650034)

光伏電站植被重建與管理研究
——以大理州賓川縣西村光伏電站為例

趙桂英

(云南省環(huán)境科學(xué)研究院，云南 昆明 650034)

以賓川縣西村光伏電站建設(shè)為研究樣本，研究光伏電站建設(shè)過程中水土流失的產(chǎn)生和植被恢復(fù)情況。研究結(jié)果表明，以“農(nóng)光互補(bǔ)”的政策和方法對西村光伏電站進(jìn)行植被恢復(fù)，選擇種植當(dāng)?shù)剡m宜性強(qiáng)的灌木馬桑Coriarianepalensis、攀援性藤本金銀花Lonicerajaponica、草本黑麥草LoliumperenneL.等對西村光伏電站進(jìn)行植被恢復(fù)，有效地減少了水土流失，增加了失地農(nóng)民的收入。

光伏電站；水土流失治理；植被重建；農(nóng)光互補(bǔ)

為獲取較多的清潔能源，我國從1996年開始大力發(fā)展光伏電站的建設(shè)。根據(jù)中國的地理?xiàng)l件，我國的光伏電站聚光太陽能電池沿地面自南向北45°傾斜布設(shè)。光伏電站施工過程中，需要砍伐影響設(shè)備運(yùn)輸、遮擋太陽能光伏陣列的樹木，這些地表植被遭到破壞后，恢復(fù)較為困難，極易形成水土流失；在施工后期，光伏板基礎(chǔ)及逆變、箱變基礎(chǔ)硬化，光伏方陣區(qū)地表裸露，水土流失情況嚴(yán)重。光伏電站植被恢復(fù)物種選擇研究已非常重要。

1 光伏電站區(qū)域情況

1.1 光伏電站基本情況

大理州賓川縣西村并網(wǎng)光伏電站位于賓川縣大營鎮(zhèn)西村以西，距賓川縣城西南面直線距離約27.5km。場址范圍地理位置坐標(biāo)東經(jīng)100°18′24″～100°20′15.23”、北緯25°43′32.18″～25°44′20.13″。場址南北長約1.5km，東西寬約2.1km，地勢起伏較大，場地海拔2275m～2431.5m。項(xiàng)目區(qū)所在地常年平均氣溫18.2℃，年最低溫-6.4℃,年最高溫38.2℃；冬春恒溫，夏秋多雨，干濕季分明；降雨量少，年均降雨量556mm，境內(nèi)西部、北部、東南部平均年降雨量>800mm，東部、南部平均年降雨量<700mm；年日照時(shí)數(shù)長，為2030.2～2623.9h，居全省第四位；平均風(fēng)速7.7m/s，風(fēng)向多為S。

1.2 光伏電站建設(shè)前植被情況

1.2.1 項(xiàng)目區(qū)域植被分類系統(tǒng)

根據(jù)《云南植被》的植被區(qū)劃，賓川縣西村光伏電站項(xiàng)目區(qū)隸屬于Ⅱ亞熱帶常綠闊葉林區(qū)域，ⅡA西部(半濕潤)常綠闊葉林亞區(qū)域，ⅡAii高原亞熱帶北部常綠闊葉林地帶，ⅡAii-1滇中、滇東高原半濕潤常綠闊葉林、云南松林區(qū)，ⅡAii-1a滇中高原盆谷滇青岡、元江栲林、云南松林亞區(qū)。

依據(jù)《中國植被》、《云南植被》和《云南森林》等重要植被專著中采用的分類系統(tǒng)，遵循群落學(xué)-生態(tài)學(xué)的分類原則，光伏電站調(diào)查范圍內(nèi)出現(xiàn)的自然植被可劃分為4個(gè)植被型、5個(gè)植被亞型和7個(gè)群系，詳見表1。

1.2.2 區(qū)域主要的植物資源

西村光伏電站區(qū)域內(nèi)分布的主要資源植物有以下種類(部分栽培的資源植物也包含在內(nèi))：

(1)材用植物：云南松、華山松、旱冬瓜等。

(2)淀粉植物：薯蕷科植物等。

(3)藥用植物：山珠半夏、金銀花、附子、板藍(lán)根等。

(4)花卉和綠化植物：馬纓花、厚皮香等。

(5)油脂植物：青刺尖等。

(6)香料植物：柑橘、香薷屬植物等。

(7)食用植物：馬桑、柑橘。

(8)野生水果及蔬菜：密毛蕨、地石榴、大白花、老鴉泡、卵葉懸鉤子等。

1.3 光伏電站建設(shè)中存在問題

1.3.1 光伏電站占地區(qū)域土地利用特點(diǎn)

(1)土地利用類型多，分布不均，區(qū)域差異較大。西村光伏電站占地區(qū)域土地利用類型單一，分布很不均勻。耕地主要是坡耕地、山區(qū)多分布林地。山區(qū)人少地多，但生產(chǎn)條件差，經(jīng)營粗放，土地產(chǎn)出率低。

表1 西村光伏電站主要自然植被類型

(2)土地制約條件多，利用難度大。西村光伏電站占地區(qū)域的土地制約因子較多，主要有坡度大、土質(zhì)差、耕作層薄、生產(chǎn)力水平低等。陡坡地遭受破壞會(huì)導(dǎo)致大面積水土流失或會(huì)造成滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害[3]。

1.3.2 光伏電站占地區(qū)域土地利用存在的問題

(1)人口不斷增加，人均耕地逐年減少，土地供求矛盾突出。大營鎮(zhèn)還處于工業(yè)初級(jí)發(fā)展階段，未來建設(shè)用地需求量將呈持續(xù)增加趨勢。隨著人口持續(xù)增長，耕地的糧食供給任務(wù)也將加重，耕地保護(hù)面臨越來越大的壓力。隨著城鄉(xiāng)建設(shè)逐年發(fā)展，用地矛盾日趨突出，同時(shí)耕地中還存在著經(jīng)濟(jì)作物和糧食作物爭地的矛盾。在人口增長的壓力下，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，水利、交通、電力、旅游業(yè)等基礎(chǔ)設(shè)施的加速建設(shè)勢必還將占用一定數(shù)量的耕地。

(2)征地工作困難。西村光伏電站占地區(qū)域、占地范圍涉及占用大量農(nóng)林用地，應(yīng)作好土地調(diào)規(guī)工作。規(guī)劃實(shí)施過程中若不能作好群眾工作，不能按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行補(bǔ)償或補(bǔ)償不到位，很難按期完成征地和拆遷工作，影響光伏電站工程及規(guī)劃區(qū)建設(shè)。

1.3.3 光伏電站項(xiàng)目區(qū)水土流失現(xiàn)狀

根據(jù)《云南省土壤侵蝕現(xiàn)狀遙感調(diào)查報(bào)告》(2004)資料，通過調(diào)查了解到，工程區(qū)水土流失類型以水力侵蝕為主，風(fēng)力侵蝕為輔，現(xiàn)狀水土流失形式主要為面蝕，少數(shù)發(fā)育成侵蝕溝。工程區(qū)占地類型現(xiàn)狀為坡耕地、草地和裸地，總體地形坡度<5～24°。經(jīng)綜合分析，本工程區(qū)內(nèi)無水土流失災(zāi)害區(qū)域，總體流失強(qiáng)度以中度為主，工程區(qū)水土流失背景值為1602t/(km2·a)。

1.3.4 光伏電站區(qū)域水土流失影響

西村光伏電站工程建設(shè)期水土流失主要表現(xiàn)為：施工過程中對原有地貌、土體結(jié)構(gòu)和植被造成不同程度的破壞，使之喪失或降低了原來所具有的保持水土的功能，施工期間堆存表土，若未采取防護(hù)措施，在遇到不利氣候條件的情況下，即可產(chǎn)生嚴(yán)重的水土流失。

2 植被重建與管理

2.1 光伏電站植被恢復(fù)措施

為有效減輕項(xiàng)目建設(shè)對周邊環(huán)境的影響，光伏電站區(qū)域因地制宜，采取了喬、灌、草結(jié)合種植的植被恢復(fù)方法，主要種植了當(dāng)?shù)爻Ｒ娭参镂锓N。

根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境條件和施工情況，參考當(dāng)?shù)厮帘３衷炝纸?jīng)驗(yàn)，以立地條件為依據(jù)，選用先進(jìn)的、可行的造林技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。經(jīng)過多樹種、多草種的優(yōu)選，分析并借鑒鄰近同類工程采用的樹、草種，選擇并確定了適宜于本工程區(qū)立地條件的樹種和草種。根據(jù)當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有樹草種生長狀況，選取適生于當(dāng)?shù)氐臉洳葸M(jìn)行植被恢復(fù)。西村光伏電站采用了灌木馬桑、攀緣植物金銀花、草本植物黑麥草，其中攀緣植物金銀花種植面積最大，最大限度減輕了水土流失影響。主要造林樹種生態(tài)學(xué)與林學(xué)特性見表2。

表2 主要水土保持樹草種生物學(xué)和生態(tài)學(xué)特性

2.2 植被重建主要物種介紹

2.2.1 金銀花生物學(xué)特性

金銀花，又名雙花、忍冬花，為忍冬科忍冬屬多年生半常綠藤本蔓生小灌木，其壽命可長達(dá)百年。金銀花屬多年生半常綠纏繞及匍匐莖的灌木。小枝細(xì)長，中空，藤為褐色至赤褐色。卵形葉子對生，枝葉均密生柔毛和腺毛。夏季開花，苞片葉狀，唇形花有淡香，外面有柔毛和腺毛，雄蕊和花柱均伸出花冠，花成對生于葉腋，花色初為白色，漸變?yōu)辄S色，黃白相映，球形漿果，熟時(shí)黑色[1]。

2.2.2 金銀花的生長條件

金銀花生長潑辣旺盛，適應(yīng)性非常廣泛。無論山區(qū)、平原、粘壤、沙土、鹽堿地，土壤微酸、偏堿，都能很好地生長。金銀花適應(yīng)性很強(qiáng)，喜陽、耐陰，耐寒性強(qiáng)，也耐干旱和水濕，對土壤要求不嚴(yán)，但以濕潤、肥沃的深厚沙質(zhì)壤上生長最佳，每年春夏兩次發(fā)梢。根系繁密發(fā)達(dá)，萌蘗性強(qiáng)，莖蔓著地即能生根。喜陽光和溫和、濕潤的環(huán)境，生活力強(qiáng)，適應(yīng)性廣，耐寒、耐旱。在當(dāng)年生新枝上孕蕾開花。對土壤要求不嚴(yán)，酸性、鹽堿地均能生長。根系發(fā)達(dá)，生根力強(qiáng),是一種很好的固土保水植物，山坡、河堤等處都可種植。在我國，北起東三省，南到廣東、海南，東從山東，西到喜馬拉雅山均有分布，故農(nóng)諺講：“澇死莊稼旱死草，凍死石榴曬傷瓜，不會(huì)影響金銀花”。

2.2.3 金銀花的水土保持能力

金銀花是水土保持的先鋒植物。它根系發(fā)達(dá)，生根力強(qiáng)，根系主要分布在10～25cm表層，根在4月—8月下旬生長最快；具有很強(qiáng)的耐干旱、耐貧瘠、耐水淹、耐鹽堿和保持水土的能力。莖葉茂盛, 莖能夠蔓延覆蓋地面，莖節(jié)上能產(chǎn)生大量不定根, 能有效防止地表徑流沖刷土壤。既有水土保持效應(yīng), 又能增加上壤中的有機(jī)質(zhì), 改善土壤物理性狀。

金銀花的根系特別發(fā)達(dá)，適應(yīng)性極廣。主根粗壯，毛細(xì)根密如蜘蛛網(wǎng)，丘陵山地栽植除供藥用外，主要用于保持水土、恢復(fù)植被、調(diào)節(jié)氣候。金銀花枝條蔓生，葉面積密度大，三年生的金銀花單株一般有300多個(gè)枝條，它的葉子與枝條所控制的范圍以內(nèi)，大風(fēng)不能夠刮走土壤，暴雨的雨滴也不能夠?yàn)R擊地面。金銀花具有很強(qiáng)的耐干旱、耐貧瘠、耐水淹、耐鹽堿和保持水土的能力。

金銀花用來護(hù)坡、護(hù)堤均有很好的防護(hù)作用。2001年8月，河南省原陽縣河務(wù)局(國家一級(jí)河道管理單位)在其管轄的百里黃河大堤的陽坡上，廣為種植封丘農(nóng)科中心的“金豐一號(hào)”金銀花，并列為具有“防洪護(hù)堤”、“綠化觀賞”和“增創(chuàng)收入”多重效用的重要工程實(shí)施項(xiàng)目。

2.2.4 金銀花的經(jīng)濟(jì)價(jià)值

金銀花渾身都是寶，引進(jìn)種植金銀花的經(jīng)濟(jì)回報(bào)十分豐厚。金銀花的用途越來越廣，開始由單一的中草藥逐步向茶葉、飲料、食品和日用化工產(chǎn)品等方面發(fā)展。金銀花的原花沖之代茶，夏秋服用，既能防暑降溫、降脂減肥、養(yǎng)顏美容，又能清熱解毒，是現(xiàn)代人保健養(yǎng)生和防疫防病的絕好佳品。近年來，金銀花茶、金銀花露、金銀花晶、含有金銀花的牙膏、以及含有金銀花成分的香煙、啤酒都相繼開發(fā)生產(chǎn)。金銀花新產(chǎn)品不但在國內(nèi)市場俏銷，在國外市場上也受到了普遍的歡迎。

一畝金銀花年產(chǎn)130～150kg金銀花優(yōu)質(zhì)干品，按近幾年市場平均價(jià)30～40元/kg計(jì)算，年可創(chuàng)產(chǎn)值3900～6000元/畝。

2.3 光伏電站植被恢復(fù)措施效果

西村光伏電站從2014年12月開始恢復(fù)植被以來，栽植攀援植物金銀花約548000株，除去光伏太陽能電池板下不能種植金銀花的區(qū)域，種植金銀花的面積大約60.00hm2。通過這些植被恢復(fù)措施的實(shí)施，西村光伏電站水土流失得到了一定控制，但水土流失治理的效果需要再過1～2a才可以完全顯現(xiàn)。

2.4 光伏電站植被恢復(fù)水土保持效益分析

根據(jù)2015年12月12日驗(yàn)收通過的《西村光伏電站水土保持監(jiān)測報(bào)告》，西村光伏電站工程擾動(dòng)土地整治率達(dá)到95.63%，水土流失總治理度達(dá)到95.34%，攔渣率達(dá)到98%，土壤流失控制比達(dá)到1.09，林草植被恢復(fù)率達(dá)到98.89%，林草覆蓋率達(dá)到87.11%，均達(dá)到了水土保持方案的目標(biāo)值。

2.5 光伏電站“農(nóng)光互補(bǔ)”涉及村莊社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況

2014年12月—2015年8月，西村光伏電站工程共累計(jì)用工(優(yōu)先雇傭失地農(nóng)民)10962人次，周邊村民管護(hù)金銀花收入達(dá)123.78萬元，西村、甸頭年人均收入增加0.6萬元左右，萂村年人均收入增加0.43萬元左右。“農(nóng)光互補(bǔ)”政策下的光伏電站改善了失地居民的生活條件，增加了農(nóng)民收入，給農(nóng)民帶來了切實(shí)的收益和實(shí)惠。

表3 2011—2015年光伏電站周邊居民收入變化 (萬元)

3 “農(nóng)光互補(bǔ)”產(chǎn)業(yè)在光伏電站中的推廣應(yīng)用

3.1 “農(nóng)光互補(bǔ)”植被恢復(fù)措施中經(jīng)濟(jì)作物物種研究

適合用于水土保持恢復(fù)，又有經(jīng)濟(jì)效益的植被恢復(fù)物種越來越受到人們的關(guān)注和追捧。在人口不斷增加，人均耕地逐年減少，土地供求矛盾越來越突出的情況下，建設(shè)項(xiàng)目征地后的植被恢復(fù)，只有種植能夠防止水土流失、提高土地附加值、增加農(nóng)民收入的物種，才能解決失地農(nóng)民與各級(jí)政府、各企業(yè)之間的矛盾，才能保證當(dāng)?shù)鼐用裆钏讲粫?huì)降低。因此，應(yīng)該加大對這類植物物種的研究。

除了金銀花，還可以廣泛種植的物種如下：

紫蘇Perillafrutescens(L.) Britt.，別名:桂荏、白蘇、赤蘇等;為唇形科一年生草本植物。對氣候適應(yīng)性強(qiáng)，對土壤要求不嚴(yán)，在排水良好的砂質(zhì)壤、粘壤土均可生長，年可間作于幼林。

連翹Fousythiasuspensa(Thunb .)Vahl：為木犀科連翹屬植物，別名黃花桿、黃壽丹，多年生落葉灌木，有一變型。連翹耐寒、耐旱、耐瘠，對氣候、土質(zhì)條件要求不高, 適生范圍廣，實(shí)驗(yàn)表明：連翹可正常生長于海拔高度250 ～ 2200m[5]。

梔子GardeniajasminoidesEllis，別名：黃梔子、山梔、白蟾，是茜草科植物梔子的果實(shí)。常綠灌木，高達(dá)2m。性喜溫暖濕潤氣候，好陽光但又不能經(jīng)受強(qiáng)烈陽光照射，適宜生長在疏松、肥沃、排水良好、輕粘性酸性土壤中，抗有害氣體能力強(qiáng)，萌芽力強(qiáng)，耐修剪。

枳實(shí)CitrusaurantiumL.：蕓香科柑橘屬酸橙或甜橙的干燥幼果，選陽光充足，土層深厚，疏松肥沃，富含腐殖質(zhì)，排水良好的微酸性沖積土或酸性黃壤、紅壤栽培為宜。

3.2 “農(nóng)光互補(bǔ)”產(chǎn)業(yè)的擴(kuò)展

西村光伏電站植被恢復(fù)措施在“農(nóng)光互補(bǔ)”產(chǎn)業(yè)中屬于光伏農(nóng)業(yè)中的“光伏林業(yè)”，光伏農(nóng)業(yè)可以推廣應(yīng)用到“光伏牧業(yè)”(在草原地區(qū)或放牧地區(qū)太陽能電池板下種植畜牧業(yè)的草料或在太陽能電池板下人工放養(yǎng)牲畜)、“光伏漁業(yè)”(在沿海光伏電站太陽能電池板下發(fā)展海產(chǎn)養(yǎng)殖)等。

同時(shí)，“農(nóng)光互補(bǔ)”還可以延伸運(yùn)用到相關(guān)的“光伏制冷”(脫水、保鮮)、“光伏制熱”(烘干、加工)、城市屋頂分散式光伏、光伏提水等產(chǎn)業(yè)中去。因此，“農(nóng)光互補(bǔ)”政策措施對今后光伏電站發(fā)展具有指導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進(jìn)生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益雙贏的重大意義。

4 結(jié)論

鑒于光伏電站接收太陽能的特殊性，光伏電站的植被重建要求場內(nèi)綠化宜布置不影響光伏板、不會(huì)遮擋陽光的草坪、花卉及低矮灌木，不可種植高大樹種，防止遮擋陽光。因此，光伏電站植被恢復(fù)應(yīng)樹立人與自然和諧相處的理念，尊重自然規(guī)律，植物選擇與周邊景觀相協(xié)調(diào)、適合當(dāng)?shù)氐钠贩N，并考慮綠化美化效果、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)價(jià)值；因地制宜，依據(jù)各樹、草種的生態(tài)學(xué)和生物學(xué)特性，選擇當(dāng)?shù)貎?yōu)良的樹、草種；以恢復(fù)林草植被，控制水土流失，改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，提高土地附加值，增加農(nóng)民收入為目的。根據(jù)“適地適樹(草)，鄉(xiāng)土樹種優(yōu)先”的原則，光伏電站需要選擇耐陰、耐旱、抗風(fēng)、適應(yīng)強(qiáng)、速生、經(jīng)濟(jì)附加值高的植物物種進(jìn)行植被重建恢復(fù)。

西村光伏電站通過“農(nóng)光互補(bǔ)”植被重建恢復(fù)措施的實(shí)施，研究篩選種植當(dāng)?shù)剡m宜性強(qiáng)的灌木馬桑Coriarianepalensis、攀援性藤本金銀花Lonicerajaponica、草本黑麥草LoliumperenneL.等對電站占地進(jìn)行植被恢復(fù)，有效地減少了水土流失，并雇傭當(dāng)?shù)匾蚬夥嫉厥ネ恋氐拇迕穹N植、采收、加工金銀花，增加了失地農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入。

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Study on Vegetation Restoration and Management in Photovoltaic Power Station by the Case of Xicun Village,Bingchuan, Yunnan

ZHAO Gui-ying

(Yunnan Institute of Environmental Science, Kunming Yunnan 650034 ,China)

The construction of photovoltaic power station in Xicun Village, Bingchuan, was taken as an example to explore the situation of water and soil loss and vegetation restoration. The results showed that the policy of complementary between planting and photovoltaic power was applied to restore the vegetation of power station. TheCoriarianepalensis,Lonicerajaponica, andLoliumperenneL. were selected as the vegetation species to reduce water and soil loss as well as raise the income of local dwellers.

photovoltaic power station; treatment of water and soil loss; vegetation restoration; complementary between planting and photovoltaic power

2016-07-31

X171.4

A

1673-9655(2017)01-0021-06