CN107409682B - 一种光伏架下人工草地的建植方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏架下人工草地的建植方法，在光伏架环境下，将草原3号杂花苜蓿进行单播或草原2号杂花苜蓿和无芒雀麦进行混播；在单播或混播草地播种时采用微生物菌肥。通过合理种植适当的草种以及采用适当的播种方式和施肥种类，解决了目前光伏架下难以种植牧草以及牧草产量较低的问题，提高了经济效益。

Description

一种光伏架下人工草地的建植方法

技术领域

本发明属于植物建植领域，具体涉及一种光伏架下人工草地的建植方法。

背景技术

随着经济的持续快速发展，我国的能源需求量也日益增加，已经成为世界第一大能源消费国。我国能源结构不合理，煤炭消费占能源供应主导地位，能源供应面临严峻挑战：能源供需矛盾尖锐、生态环境破坏严重、经济损失巨大。太阳能具有广域性、永久性、洁净性、安全性优点，是有利于人与自然和谐发展的能源资源。为促进我国光伏应用的发展，把中国从一个光伏生产大国变成一个光伏应用大国。加快发展光伏发电，既是转变发电方式、调整电源结构，实现可持续发展的战略选择之一，也是我国开发利用新能源的重要措施。

人工草地建设是我国畜牧业可持续发展的重要标志。人工草地种植多年生优质饲草不仅可以促进畜牧业提质增效、增加农牧民经济收入，可还改善草地生态环境，提高草地生产力。我国从2010年起开始建立草原生态保护补助奖励机制，实施禁牧、减牧及草畜平衡措施，以保护和恢复日益衰减的天然草地资源。在维护草地生态安全的同时，提高草食家畜养殖业生产水平，改善农牧民的生活条件，保障社会稳定。其中，牧草的产量高低、质量的好坏直接影响着畜牧的生产。牧草在生长发育过程中，除了受自身品种特性的影响，还会受到各种生态环境条件的影响。

然而光伏电站大多数建立在戈壁、沙漠等闲置土地上，因而光伏架下具有恶劣的生态环境条件，其土壤养分、水分、热、光等环境条件均与普通种植牧草的耕地的环境条件不同，这会对种植牧草的种植造成较大的困难，从而会使得牧草产量较低。

因此目前亟需研究一种关于在光伏架下的人工草地的建植方法，研究符合光伏架下自然环境条件的牧草种植生产关键技术，建立高产优质高效的牧草人工草地，对于当地的农业产业结构调整、推进当地牧草产业化生产、增加农牧民收入、促进劳动力转移、生态环境改善、提高土地利用率，实现光伏产业的经济、社会与生态“多赢”，具有极为重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够高效利用光伏架下废弃土地、并能提高光伏架下牧草产量的人工草地的建植方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

首先，本发明提供了一种光伏架下人工草地的建植方法，在光伏架环境下，将草原3号杂花苜蓿进行单播或草原2号杂花苜蓿和无芒雀麦进行混播；在单播或混播草地播种时采用微生物菌肥。

其次，本发明还提供了一种退化草地的有效利用方法或者恢复退化草地的方法，其特征是：包括利用退化草地建设光伏电站、以及在光伏架下人工建植牧草的步骤；其中，在光伏架环境下，将草原3号杂花苜蓿进行单播或草原2号杂花苜蓿和无芒雀麦进行混播；在单播或混播草地播种时采用微生物菌肥。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：

(1)本发明建立了光伏架下人工草地的一种科学合理的建植方法，使废弃地合理利用，满足了畜牧业当前的迫切需要。

(2)本发明研究符合光伏架下自然条件的牧草种植生产关键技术，即筛选出了适宜光伏架恶劣生态环境下生长的草种、播种方式和施肥条件，建立了高产优质高效的牧草人工草地，充分利用废弃地，提高土地利用率，同时促进当地养殖业的发展。

(3)通过合理种植适当的草种以及采用适当的播种方式和施肥种类，解决了目前光伏架下难以种植牧草以及牧草产量较低的问题，提高了经济效益。

(4)本发明还研究了在光伏架下的环境因素对牧草光合作用的影响，为研究该建植方法的施肥条件及播种方式等提供基础理论，其中，得到草原2号杂花苜蓿、草原3号杂花苜蓿适应性比无芒雀麦和蒙农杂种冰草要好。

附图说明

图1是4种牧草的Pn对PAR响应图；注：不同大写字母代表各牧草Pn随光照强度升高之间的差异(P<0.05)。

图2是4种牧草Pn对CO₂浓度响应图；注：不同大写字母代表各牧草Pn随CO2浓度升高之间的差异(P<0.05)。

图3是不同播种组合及不同施肥水平的牧草干草产量；注：图中数值为平均值±标准误差，不同大写字母表示不同施肥处理之间的差异，不同小写字母表示不同样号点之间的差异。(P<0.05)。

图4是草原3号杂花苜蓿在不同光照强度下及不同施肥水平的牧草干草产量。注：图中数值为平均值±标准误差，不同大写字母表示不同施肥处理之间的差异，不同小写字母表示不同样号点之间的差异。(P<0.05)

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在光伏架下种植草地具有一定困难、牧草产量较低的问题，为了解决如上的技术问题，本发明提出了光伏架下人工草地的建植方法，该方法包括：在光伏架环境下，将草原3号杂花苜蓿单播或草原2号杂花苜蓿和无芒雀麦进行混播；在单播或混播草地播种时采用微生物菌肥。

不同的生长生态环境条件，对于牧草产量的影响不同，光伏架下的生态环境具有特殊光照环境、高电磁辐射和土壤成分差(土壤速效N、K含量低、整体肥力水平偏下)等特点，经过在光伏架下牧草产量的试验研究发现，草种选择、土壤施肥、播种方法环节是影响建植成功与否的重要因素。

其中，草种选择时主要考虑在相对遮光和电磁辐射的条件下能否正常生长。遮光和电磁辐射对植物产量的影响随植物而异。不同牧草的生物量在不同的遮光度和电磁辐射下表现了不同的生长规律。遮光和电磁辐射对牧草产量的影响因牧草的需光特性、遮光时期及时间长短、遮光程度、电磁辐射的大小的不同而异。基于这些因素对牧草产量的影响和前期对光伏架下各种牧草的光合效率的研究结果，本发明筛选优化得到的适宜光伏架下草种是草原3号杂花苜蓿单播或草原2号杂花苜蓿和无芒雀麦混播。这种选择的结果是与牧草的植物的生态生物学特性密切相关。

建立人工草地是生态恢复与重建是实行可持续发展战略以及发展集约化草地畜牧业的重要措施。混播草地是人工草地建植常采用的一种方式，生产中普遍应用。一般会认为，混播可使草地群落种群间时空和能源利用上得到优势互补，同时混播组合优化可使种群间互作效应增强、草地生产力提高、群落稳定性持久。但是基于对牧草产量的影响，本发明筛选得到了草原3号杂花苜蓿单播的播种方法更加适宜光伏架下的自然条件。另外，混播时，草种、施肥条件等影响混播的效果，基于对牧草产量的影响，本发明筛选得到了草原2号杂花苜蓿和无芒雀麦混播的播种方法，更加适宜光伏架下的生态环境。

施肥对牧草有一定的影响，适当的施肥能有效促进牧草生长和生产力的提高，不同种类的牧草对营养的需求也不同，因此，掌握好施肥种类和用量对牧草的生长和产量等具有重要作用。可以为牧草弥补因光照不足而缺少的营养。为提高牧草的产量，本发明筛选优化得到微生物菌肥更加适宜光伏架下的草原3号杂花苜蓿单播或草原2号杂花苜蓿和无芒雀麦混播的播种方法。

目前肥料的种类多种多样，按照化学成分、生物活性以及作用效果可分为有机肥料、无机肥料和生物肥料等，有机肥料又包括粪尿肥、堆沤肥、绿肥等，每一种肥料对于植物的影响均不同。

微生物菌肥又称为微生物接种剂、细菌肥料或菌剂,是农牧业生产中使用的一个肥料品种,与化肥、粪尿肥、堆沤肥、绿肥等不同，它是一种活体制品,随着生态农业的兴起和发展,微生物肥料的位置和作用将日益引起人们的重视，徽生物肥料是通过制品中所含的特定的微生物的生命活动增加了植物元素营养的供应量。微生物肥料在牧草生产中应用非常少，普遍用于作物生产，微生物肥料的作用大致如下：一是通过有益菌的大量繁殖，大量有益菌在植物的根系周围形成了优势种群，抑制了其他有害菌的生命活动。二是改善土壤，培肥地力。三是促进植物生长，改善抗逆性。四是分解土壤中的农药残留，避免残留农药对下季作物产生药害，还对植物生长过程中通过根系排放的有害物质进行分解。

经过试验验证，本发明的建植方法更加适合以下土壤环境，所述光伏架环境下的土壤组成为：水溶性盐0.064～0.082％(w/w)，速钾的含量为70～71mg/kg，碱解氮的含量为6.552～7.28mg/kg，速磷的含量为0.014～0.015％(w/w)，有机质的含量为0.742～0.878％(w/w)，pH为7.25～7.6。

在本发明优选的技术方案中，所述建植方法所处的环境条件为：年平均气温为5～6℃，年均日照1500～1600小时；年平均降水380～420mm，多集中在7-9月份，冬季积雪少；无霜期113-134天，初霜期9月中下旬，终霜期5月末。

本发明还对行距作了考察，不同的行距对牧草的产量影响不同，在本发明的优选的技术方案中，播种方法为条播，行距为25～30cm。

在本发明的优选的技术方案中，当草种为草原2号杂花苜蓿和无芒雀麦时，播种方法为间行条播方式。

在本发明优选的技术方案中，播种时间为当年的5月份。

不同种类的牧草对营养的需求不同，掌握好施肥的配比和用量对牧草产量具有重要的作用，其可以为牧草弥补因光照不足而缺少的营养，在本发明优选的技术方案中，微生物菌肥的适宜施肥量为500～600kg/hm²；进一步优选的，微生物菌肥的适宜施肥量为550～580kg/hm²。

对于混播的草原2号杂花苜蓿和无芒雀麦，本发明利用草原2号杂花苜蓿和无芒雀麦牧草混播建立高产人工草地，经本发明的试验研究显示，草原2号杂花苜蓿不仅能提高土壤肥力和完善土壤结构，还能使无芒雀麦获得更多数量的含氮产物，缓冲两种混播牧草对土壤养分和氮素的剧烈竞争，从而对混播草地氮素需求给予一定的补充，两种牧草合理配置了地上部分和地下部分，对光能利用率增加和病虫危害轻。

本发明还对种量和混播时牧草的播种比例作了考察，经过试验验证，不同播种量和混播时牧草的播种比例对牧草产量具有一定的影响。

在本发明优选的技术方案中，所述草原2号杂花苜蓿和无芒雀麦的播种量质量比例为1：10～12；进一步优选的，所述草原2号杂花苜蓿和无芒雀麦的播种量质量比例为1：12。

在本发明优选的技术方案中，所述草原2号杂花苜蓿的播种量为0.05～0.08kg·hm^-2。

在本发明优选的技术方案中，所述草原3号杂花苜蓿的播种量为0.10～0.14kg·hm^-2。

在本发明优选的技术方案中，光伏板每小时旋转角度对地面遮荫情况为：8:00-9：00，直射光+散射光；光伏板顺时针旋转10°；9:00-14:00，直射光；光伏板顺时针旋转50°；14:00-15:00，光伏板顺时针旋转10°；15:00-18:00，散射光；光伏板顺时针旋转40。该设置尤其适合内蒙古呼和浩特市地区的光伏架环境。

所述散射光为非太阳直射光或称为环境反射光。

此外，本发明还提供了一种退化草地的有效利用方法或者恢复退化草地的方法，其特征是：包括利用退化草地建设光伏电站、以及在光伏架下人工建植牧草的步骤；其中，在光伏架环境下，将草原3号杂花苜蓿进行单播或草原2号杂花苜蓿和无芒雀麦进行混播；在单播或混播草地播种时采用微生物菌肥。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。

实施例1

1、光伏架下试验地概况及播前土壤养分含量测定

试验地位于呼和浩特市金桥开发区，总规模100亩。该区位于北纬40°49′，东经111°41′,海拔1043m。为典型大陆性气候，年平均气温5.4℃，一月份最冷，极端最低气温-33.6℃，七月份最热，极端最高气温36℃；年均日照1600小时；年平均降水400㎜，多集中在7-9月份，冬季积雪少；无霜期113-134天，初霜期9月中下旬，终霜期5月末。地形平坦开阔，土壤为栗钙土，土壤紧实，pH7.6。土壤速效N、K含量低(表1)，pH的水平居中，整体评价肥力水平偏下。

表1土壤养分含量

2、光伏架下生长环境及光照强度测定

测定于2016年6月7～9日(晴天)进行，6月7～9日天气晴，平均温度12°～25°，平均3级微风，早上8:00～18:00时,采用美国LI-cor公司生产的LI-250A照度计测量光量子(umol·m^-2·s^-1)，测了7个点的光照强度，设3组重复，计算出一天中光伏架下的平均光照强度(表2)，光伏架下平均光照955.66umol·m^-2·s^-1～1209.16umol·m^-2·s^-1。

表2光伏架下每小时平均光照强度

3、供试材料

本发明在研究过程中试验多种供试材料，下面仅以以下四种进行代表说明。

供试材料为草原3号杂花苜蓿(Medicago varia L.cv.Caoyuan No.3)、草原2号杂花苜蓿(Medicago varia L.cv.Caoyuan No.2)、蒙农杂种冰草(Agropyron cristatum×A.desertorumcv.Mengnong)、无芒雀麦(Bromus Inermis Leyss)。

4、供试肥料

本发明在研究过程中试验多种供试肥料种类，下面仅以以下两种进行代表说明。

所用肥料购自北京克劳沃草业公司的大量元素水溶肥(含N 20％(w/w)，P₂O₅ 20％(w/w)，K₂O 20％(w/w))和有益微生物菌肥(含2.1亿/mL，61种有益菌)。该大量元素水溶肥的商品名称为金苜水溶性肥料(7－16－27)；该有益微生物菌肥的商品名称为：金苜有益微生物菌肥。

前期试验了氮肥、磷肥、绿肥等，但效果远不及大量元素水溶肥，且其种类较为单一、肥效低，因此人工草地建植实验未采用。

5、试验设计及处理

本试验于2015年5月12日播种，试验小区面积47m²，采用行距30cm的条播形式播种，设单播、间行混播二种播种方式，包括单播四种(草原3号杂花苜蓿、草原2号杂花苜蓿、蒙农杂种冰草、无芒雀麦)、混播四种(蒙农杂种冰草+草原3号杂花苜蓿、蒙农杂种冰草+草原2号杂花苜蓿、无芒雀麦+草原3号杂花苜蓿、无芒雀麦+草原2号杂花苜蓿)，播量详见表3；两种施肥处理，有益微生物菌肥(简称J)571.43kg/hm²、大量元素水溶肥(简称S)357.14kg/hm²，作为种肥随播种施入，以不施肥为对照。每种处理各设3组重复，共24个处理小区。详见表3。

表3播种方式及施肥处理

6、研究方法和内容

6.1 4种牧草的光响应曲线和二氧化碳曲线

试验首先测定牧草的光合效率，研究在不施肥及不混播情况下，四种牧草在光伏架下生长情况，为施肥条件及播种方式提供基础理论。光合作用是植株产量和品质提高的生理基础，改善光合作用对于提高作物的产量潜力具有重要意义。对采用LI-6400便携式光合作用测定系统分别调节设定光照强度和CO₂浓度梯度进行测定，然后对数据结果作出相应的光-光合响应曲线及CO₂-光合响应曲线，并求得光补偿点、光饱和点、暗呼吸速率、表观量子效率及CO₂补偿点、CO₂饱和点、光呼吸速率、羧化效率。

7月25日～7月28日，天气晴，最高温度32℃，上午9:30～11:00时，采用美国LI-cor公司生产的Licor-6400型便携式光合作用测定系统，开放式气路，设定温度为25℃，CO₂浓度为400μmol·mol^-1，空气相对湿度为50～70％，测定叶片朝向相同，应用Li-6400-02B红蓝光光源提供不同的光合有效辐射强度(PAR umol﹒m^-2·s^-1)，分别在PAR为2000、1500、1200、1000、800、600、400、200、150、100、50、20、0umol﹒m^-2·s^-1下测定不同牧草材料叶片净光合速率(Pn,umol CO₂·m^-2·s^-1)；设定PAR为800umol﹒m^-2·s^-1作为测定光强，采用Li-6400-01液化CO₂钢瓶提供不同的CO₂体积分数，分别在CO₂浓度为400、300、200、150、100、50、20、400、400、600、800、1000、1200、1500、1800、2000umol·mol^-1的条件下测定叶片Pn。

应用指数方程及多项式方程拟合PAR-Pn曲线方程，计算最大净光合速率(Pmax)；通过计算低辐射强度下(200umol﹒m^-2·s^-1以下)PAR与(Pn)相关方程的方法求得光补偿点(LCP)、表观量子效率(AQY)、暗呼吸速率(Rd)；通过计算CO₂浓度与叶片Pn相关方程的方法求得CO₂补偿点(CCP)、羧化效率(CE)及光呼吸速率(Rp)等。不同牧草材料光合作用的光响应曲线拟合方法如下；

光曲线的理论模型为：

公式中，Y代表Pn，为不同光强下对应的叶片净光合速率，Q为设置的光强梯度，Amax是叶片的最大净光合速率，K为曲角，一般在0-1之间，Rday表示光下呼吸速率。利用公式(1)对测定数据进行拟合后计算，可以求出不同牧草品种叶片光反应曲线的特征参数。表观量子利用效率(AQY，CO2·photon-1)是用光响应曲线中光强在umol·m-2·s-1以下时的初始直线部分的斜率表示拟合方程为：

Pn＝-Rd+AQY*PAR (2)

当Pn＝0时，PAR即为光合作用的光补偿点(LCP,mol·m^-2·s^-1，这里Rd为暗呼吸速率。将200mol·m^-2·s^-11以下的线性方程(2)与拟合的型计算出的Pmax值这条平行直线相交，得出交点，该交点在x轴上的数值即为近光饱和点(LK,mol·m^-2·s^-1)。

随着CO2浓度升高，不同牧草草种光合速率的变化也呈现一定趋势。CO₂响应曲线的方程拟合方法同光响应曲线，在细胞间隙CO₂浓度(Ci.umol·mol-1)为0～200umol·mol-1内对叶片Pn和Ci进行直线回归，其斜率为RuBP羧化效率(CE,umol·mol-1)，拟合方程为：

Pn＝--Rp+CE·Ci (3)

当Pn＝0时，Ci即为光合作用的CO₂补偿点(CCP,umol·mol-1)，这里Rp为光下呼吸速率。由于光下暗呼吸很小，可以近似将光下叶片向无CO₂的空气中释放CO₂的速率看作光呼吸速率。将式(3)与拟合模型计算出的Pmax值这条平行直线相交，得出交点，该交点在x轴上的数值即为CO₂饱和点(CSP，umol·mol-1)。试验数据利用Excel整理，Spass做方程拟合分析。

为检验各牧草材料净光合速率对光强的响应程度，应用光曲线的理论方程对不同牧草材料的净光合速率和光强的关系，运用光曲线的理论模型对各材料的数据进行拟合：公式(1)即为光响应曲线的理论模型，它可以较好地模拟光合速率随光强的变化，各草种光响应曲线拟合方程的决定系数(R2)都在0.9以上，拟合程度较好，模拟结果能够反映实际情况。利用公式(1)对测定数据进行拟合后计算，可以求出不同牧草草种叶片光反应曲线的其它特征参数。对光响应曲线中光强在200mol·m^-2·s^-1以下的数据运用公式(2)Pn＝-Rd+AQY*PAR进行拟合，方程拟合效果较好，R2均在0.9以上。

6.2牧草产量测定

牧草产量最能说明地上生物量生长情况。播种第二年2016年6月32日测定地上生物量时每小区按1m×4m的样方(由东向西1m×4m的样方包含光伏架下不同遮荫时间)，缺苗及边行不取样，小区随机选取样方。样方内单播牧草刈割后称其鲜重，样方内混播牧草刈割后将两种牧草分开称鲜重，每小区牧草分别取1m样段刈割后称其鲜重，鲜样放入65℃恒温箱烘干称其干重，计算干鲜比及组分比例，并折算出干草产量。

6.3不同光照强度的牧草产量测定

由于试验地特殊光环境，针对光伏架下不同光照时间及光照强度测牧草产量，反映光照条件对牧草生长影响。播种第二年2016年7月12日对草原3号杂花苜蓿的三个处理测定地上生物量，样方在测光照强度样号点取，按1m×1m的样方，三个重复。样方内单播牧草刈割后称其鲜重，样方内混播牧草刈割后将两种牧草分开称鲜重，每小区牧草分别取1m样段刈割后称其鲜重，鲜样放入65℃恒温箱烘干称其干重，计算干鲜比及组分比例，并折算出干草产量。

7、4种牧草的光响应曲线和二氧化碳曲线相关指标的影响

7.1 4种牧草光合速率对光照强度变化的响应

从图1可以看出，4份材料的净光合速率(Pn)对光照强度(PAR)响应的变化趋势比较一致，呈指数增长。Pn随PAR强度的上升而提高，当PAR达到一定的饱和点后，Pn达最高点而后趋于稳定。即PAR在600－800umol·m^-2·s^-1时，4份材料的Pn达到最高，但各材料间Pn差异显著。C2光和能力最强，在PAR大于400umol·m^-2·s^-1时，光合速率一直显著高于其他牧草，其次C1，在PAR大于600umol·m^-2·s^-1时，光合速率一直显著高于W、B，W光和能力最差，从最低的PAR开始净光合速率一直显著低于其他牧草，据此判断强弱顺序为：C2>C1>B>W。

7.2 4种牧草光合速率对CO₂浓度变化的响应

从图2可以看出，随着CO₂浓度升高，各草种净光合速率呈现近指数增长。Pn随CO₂浓度的上升而提高，当CO₂浓度达到一定的饱和点后，Pn达最高点而后趋于稳定。即CO₂浓度在600－1000umol·m^-2·s^-1时，4份材料的Pn达到最高，但各材料间Pn差异显著。W无芒雀麦的Pn随CO₂浓度升高增长量最大，当CO₂浓度达到400mol·m^-2·s^-1时，各Pn随CO₂浓度上升显著高于其他牧草。C2、C1的Pn随CO₂浓度升高增长量小于W，当C2、C1的CO₂浓度大于400mol·m^-2·s^-1时，各Pn随CO₂浓度上升显著高于B。B蒙农杂种冰草当CO₂浓度大于300mol·m^-2·s^-1时，各Pn随CO₂浓度上升显著低于其他牧草。总体上看W无芒雀麦的的净光合速率随二氧化碳浓度的变化增加趋势最为明显，且光合速率最大。

7.3 4种牧草光合速率的光响应曲线拟合

4份牧草材料光合速率对光强的响应曲线拟合如下：其中y_B

R＝0.999R²＝0.999

R＝0.994R²＝0.990

R＝0.998R²＝0.998

R＝0.997 R²＝0.995

光强在200μmol.m-2.s-1以下光响应直线方程拟合：

y_B＝-3.76+0.054xR²＝0.992

y_w＝-4.917+0.063xR²＝0.997

y_C1＝-1.522+0.033x R²＝0.992

y_C2＝-4.096+0.064x R²＝0.941

通过对12个牧草草种光强在200mol·m^-2·s^-1以下光响应直线方程的拟合，可以看出，各草种的拟合度较好，当y＝0时，x即为光合作用的光补偿点(LCP,mol·m^-2·s^-1)，详见表4。

光合速率对CO2的响应曲线拟合如下：

R＝0.995 R²＝0.991

R＝0.996 R²＝0.992

R＝0.982 R²＝0.966

R＝0.989 R²＝0.980

CO2在200mol·m^-2·s^-1以下CO₂响应直线方程拟合：

y_B＝-2.67+0.036x R²＝0.986

y_w＝-6.878+0.077xR²＝0.962

y_C1＝-6.692+0.069x R²＝0.983

y_C2＝-4.828+0.063xR²＝0.910

当y＝0时，求出CO₂补偿点。结合各草种光曲线的拟合，可以进一步分析各材料其余光合指标值(表4)

表4 4种牧草光和指标

注：不同大写字母表示各牧草光合指标之间的差异(P<0.05)。

7.4 4种牧草光合指标分析

(1)光饱和点与光补偿点及光量子利用效率

由表4可知，在四种牧草光饱和点中,C1饱和点最高,显著(P<0.05)高于其他牧草,C2和B的光饱和点相差不大,无显著性差异,W光饱和点最低，显著(P<0.05)低于其他牧草。而四种牧草光补偿点中，W的光补偿点最高，显著高于其他牧草，B和C2无显著性差异，C1光补偿点最低，显著(P<0.05)低于其他牧草。四种牧草表观量子效率中，W的表现量子效率最大，显著(P<0.05)大于C1，和C2、B无显著性差异。其中C1的表现量子效率最小，显著(P<0.05)低于其他牧草。

(2)RUBP羧化效率、CO₂补偿点及CO₂饱和点

由表4可知，在4种牧草CO₂饱和点中,W的CO₂饱和点最高,显著(P<0.05)高于其他牧草,C2和C1的CO₂饱和点相差不大,无显著性差异,B的CO₂饱和点最低，显著(P<0.05)低于其他牧草。而四种牧草CO₂补偿点中，W的CO₂补偿点最高，显著高于其他牧草，B和C2的CO₂补偿点的无显著性差异，C1的CO₂补偿点最低，显著(P<0.05)低于其他牧草。四种牧草羧化效率中，C2的羧化效率最大，显著(P<0.05)大于B，和C1、W无显著性差异。其中B的羧化效率最小，显著(P<0.05)低于其他牧草。

8、不同播种组合及不同施肥水平对牧草产量影响

由图3可知，在施菌肥和水溶肥时，C1和WC2干草产量显著(p<0.05)高于其余处理。在同一播种方式下的干草产量，B单播时在施肥与不施肥的处理间鲜草产量无显著差异，其余播种方式施肥后均表现出不同程度的增产效果。其中W、C1、WC1、WC2、BC1施菌肥的显著(p<0.05)高于施水溶肥的，而C2、BC2施水溶肥的和施微生物菌肥无显著性差异。

在4个单播牧草中，C1的施肥增产效果明显，显著高于(p<0.05)其余单播处理，但当C1与禾草(W和B)混播时，其施肥的增产效果却不如单播显著；而C2在单播时施肥效果不如与W混播时增产显著，但显著高于与B混播的产量；W在单播时不如混播时的干产量高，而B在单播施菌肥显著(p<0.05)高于其混播，其余处理下的差异均不显著。

9、光伏架下光照强度牧草产量影响

针对光伏架下光照强度的不同,分析不同光照条件下的牧草产量,牧草大部分为喜光植物,在低太阳辐射环境下,对牧草生长及产量就会产生影响。

9.1光伏架下光环境研究

由表5可知，光伏板呈规律性转动，光伏板每小时旋转角度为10°，从8:00-18:00，7个样点遮荫情况不同，有效光照时间分别是5h、6h、7h。

表5光伏板每小时旋转角度对地面遮荫情况

测定于2016年6月7～9日(晴天)进行,6月7～9日天气晴，平均温度12°～25°，平均3级微风，早上8:00～18:00时,采用美国LI-cor公司生产的LI-250A照度计测量光量子(umol·m^-2·s^-1)，计算出一天中每个点的平均光照强度。由表2、图4所示，一天中3号点的平均光照强度最高(1209.16umol·m^-2·s^-1)，显著(p<0.05)大于其余样点光照强度；2号与7号平均光照强度相差不大，分别是1120.35umol·m^-2·s^-1、1168.97umol·m^-2·s^-1，显著(p<0.05)大于1号、6号4号、5号样点；1号、6号样点无显著性差异；4号、5号样点光照强度无显著性差异，显著(p<0.05)低于其他样点。

9.2不同光照强度下的干草产量

由图4所示，单播C1在7个样号地中，3号点在三个处理的干草产量都最高,都显著(p<0.05)高于其他水平,4号点、5号点在三个处理的干草产量最低,都显著(p<0.05)低于1号、3号、6号、7号，其中1号、2号在三个处理的干草产量无显著性差异。6号、7号在三个施肥处理的干草产量无显著性差异。4号、5号在三个施肥处理的干草产量无显著性差异，都显著(p<0.05)低于其他水平

7个样地中施有益微生物菌肥的草产量都显著高于施水溶肥和不施肥的。其中不施肥的干草产量最低，均显著(p<0.05)低于施微生物菌肥和水溶肥的。

10、分析结果

10.1 4种牧草的光合特性分析

综合光响应模型和CO₂响应模型，分析了光伏架下四种牧草光合作用的效率及四种牧草在光伏架下光合条件的各指标的值。光合作用是植物生产最基本的生理过程之一，作物生产的实质是光能驱动的一种生产体系。研究表明：作物生物学产量的90％-95％来自于光合作用产物，只有5％-10％来自于根系吸收的营养成分。植物产量的提高都是通过各种农事活动直接或间接地改善植物的光合生理性能来实现的。植株的生长发育和产量品质的形成，最终决定于植株个体与群体的光合作用。因此，光合作用是植株产量和品质提高的生理基础，改善光合作用对于提高作物的产量潜力具有重要意义。研究植物的光合作用不仅与外界环境中的光照、CO₂浓度、温度及大气湿度、矿物质营养等生态因子以及其他生物的干涉有关，还与叶片本身的结构和生理机能有关。诸多生态因子不仅影响植物叶片构建、叶绿素含量等，而且还直接或间接影响植物的光合速率。光合作用的限制因素是多方面的,在一定条件下,各因子通过直接的或间接的相互作用而对光合速率产生复杂的影响。但影响光合最直接的因素还是CO₂浓度和有效光辐射的变化。

四种牧草光照强度单一生态因子水平变化的响应行为效果较好，四种牧草的净光合速率对有效光强的响应比较一致，判断草种的光合能力的强弱顺序为：C1草原3号杂花苜蓿>C2草原2号杂花苜蓿>B蒙农杂种冰草>W无芒雀麦光。

植物叶片的光饱和点与光补偿点反映了植物对光照条件的要求，一般情况下光饱和点和光补偿点均较低的植物属于耐阴植物，反之属于阳性植物。光补偿点较低、光饱和点较高的植物对光环境的适应性较强；而光补偿点较高、光饱和点较低的植物对光照的适应性较弱。从分析结果看，各牧草品种的光补偿点偏高。根据供试草种的光补偿点，可以初步确定它们的耐阴性的大致顺序：C1＞C2＞B＞W＞。光饱和点的高低，反映了光合机构暗反应过程对同化力最大需求量的多少。暗反应能力越强所需要的同化力越多，光饱和点也相应越高。表观量子效率是植物对CO₂同化的表观光量子效率，反映了植物光合作用的光能利用效率，尤其是对弱光的利用能力。AQY值高，说明其叶片光能转化效率高，暗呼吸速率则与叶片的生理活性有关。以初步确定它们对弱光利用能力较强的大致顺序：W＞B＞C2＞C1。

四种牧草的净光合速率对CO₂的响应也比较一致，在光伏架下都能正常的进行光合作用，总体上看W无芒雀麦的的净光合速率随二氧化碳浓度的变化增加趋势最为明显，且光合速率最大。

叶绿体的光合速率分为受Rubisco活性限制的光合速率和由RuBP再生速率限制的光合速率控制。一般认为CO₂响应曲线中初始斜率与RuBPCase(核酮糖1,5-二磷酸羧化酶)的活性呈正相关，CO₂补偿点低的作物常具有净光合速率高、产量高的特点，因此低CO₂补偿点也常被用作选育高产品种的指标。同时兼顾较高的光合效率，来确定一个品种的高产潜力。试验结果表明，C2号草种的最高，达到0.079mol·m^-2·s^-1。根据四种牧草的CO₂补偿点和CO₂饱和点高低初步确定它们净光合速率高、产量的大致顺序：C1＞B＞C2＞W。

10.2不同播种组合及不同施肥水平对牧草不同产量的的影响

以往的研究与生产实践证明，要使所建草地能够长时期保持理想的生产力，除了选择合理的牧草组合和适宜的种植比例，而种植方式也十分重要。在试验中，借鉴了农业作物间作原理，设置了豆禾牧草异行建植混播草地的研究，试图解决同行混播草地存在的牧草种间竞争激烈，群落稳态持续性差的问题。微生物菌肥含有多种活性微生物,它不仅可以为植物提供必要的营养元素,还能够通过微生物的生命活动产生次生代谢物,以促进作物生长,改善土壤环境"。

在光伏架下采用单播和混播，种植4种牧草，其中单播蒙农杂种冰草的施肥效果不明显。而在施肥效果显著的播种方式中，无芒雀麦、草原3号杂花苜蓿、无芒雀麦+草原3号杂花苜蓿、无芒雀麦+草原2号杂花苜蓿、蒙农杂种冰草+草原3号杂花苜蓿施菌肥较施水溶肥的增产效果明显。

无芒雀麦在单播时产量较低，但与草原3号杂花苜蓿、草原2号杂花苜蓿混播时，施菌肥可显著提高牧草产量。说明在光伏架下无芒雀麦适合与两种苜蓿混播，不适合单播；蒙农杂种冰草牧草产量与其余牧草播种方式相比均不高。说明在该地光伏架下不适合种植蒙农杂种冰草；草原3号杂花苜蓿牧草产量施肥时单播优于混播。说明在光伏架下播种草原3号杂花苜蓿施肥时适合单播或与无芒雀麦混播；草原2号杂花苜蓿在施肥时与无芒雀麦混播增产显著，且施菌肥时其产量与草原3号杂花苜蓿相当。说明在光伏架下草原2号杂花苜蓿施菌肥时适合与无芒雀麦混播。

10.3不同光照强度的牧草干草产量影响

植物的生长发育受自然界光、温、水、气、热等诸多环境因子的影响。遮荫对这些环境因子中影响最大的就是光因子。光伏架下呈现了不同的光照时间及光照强度，针对光伏架下不同样点的的光照时间及光照强度，研究发现：光照强度对牧草产量有一定影响，在光伏架下光照强度越高牧草产量越高，3号点光照强度显著(p<0.05)高于其他样号点，3号点干草产量也显著(p<0.05)高于其他样号点。8个样点施肥增产效果明显，尤其是施微生物菌肥增产效果最好。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种光伏架下人工草地的建植方法，其特征是：在光伏架环境下，将草原3号杂花苜蓿进行单播或草原2号杂花苜蓿和无芒雀麦进行混播；在单播或混播草地播种时采用微生物菌肥；

微生物菌肥为金苜有益微生物菌肥；微生物菌肥的适宜施肥量为500～600kg/hm²；

播种方法为条播，行距为25～30cm；

所述草原2号杂花苜蓿和无芒雀麦的播种量质量比例为1：10～12；

所述草原2号杂花苜蓿的播种量为0.05～0.08kg·hm^-2；

所述草原3号杂花苜蓿的播种量为0.10～0.14kg·hm^-2，

光伏板每小时旋转角度对地面遮荫情况为：8:00-9：00，直射光+散射光；光伏板顺时针旋转10°；9:00-14:00，直射光；光伏板顺时针旋转50°；14:00-15:00，光伏板顺时针旋转10°；15:00-18:00，散射光；光伏板顺时针旋转40°。

2.如权利要求1所述的建植方法，其特征是：所述光伏架环境下的土壤组成为：质量比为0.064～0.082％的水溶性盐，速钾的含量为70～71mg/kg，碱解氮的含量为6.552～7.28mg/kg，质量比为0.014～0.015％的速磷，质量比为0.742～0.878％的有机质，pH为7.25～7.6。

3.如权利要求1所述的建植方法，其特征是：所述建植方法所处的环境条件为：年平均气温为5～6℃，年均日照1500～1600小时；年平均降水380～420mm，多集中在7-9月份，冬季积雪少；无霜期113-134天，初霜期9月中下旬，终霜期5月末。

4.如权利要求1所述的建植方法，其特征是：当草种为草原2号杂花苜蓿和无芒雀麦时，播种方法为间行条播方式。

5.如权利要求1所述的建植方法，其特征是：微生物菌肥中有益菌含量至少2亿/mL。

6.如权利要求1所述的建植方法，其特征是：微生物菌肥的适宜施肥量为550～580kg/hm²。

7.如权利要求1所述的建植方法，其特征是：所述草原2号杂花苜蓿和无芒雀麦的播种量质量比例为1：12。

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