山地光伏遮陰對白魔芋產量和品質的影響

中圖分類號：S632.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2025）08-0091-06

Effects of Photovoltaic Shading on the Yield and Quality of White Konjac in Hilly and Mountainous Areas

LUO Xi-zhe1，QIN Si-hai1，HUANG Meng-jiao1， ZHANG Hao-dong1，XIE Jun12，XIE Gui-xian1，2 （1.HunanAgricultural University，Changsha4128，PRC;2.YuelushanLaboratory，Changsha400，C）

Abstract：Thisstudyaims toscreeoutsuitablepointsforthecultivationofwhitekonjacinthephotovoltaicshadingareas.With the planting point （D） not affected byphotovoltaic shadingas the control，the effects of1/4 （A），1/2 （B），and 3/4 （C） below the photovoltaicpanelmoduleonthephotosyntheticproperties，growth，yield，andqualityofwhiteonjacwereexplored.Teresults showed thatthelight intensityunder the photovoltaic panels at diffrent meterorologicalconditions followed the trendof Dgt;Cgt;Agt; B.Atthe uber expansionstageand matuitystage，thenetphotosyntheticrate，transpirationrate，andstomatalconductance werein the order of Cgt;Agt;Bgt;D ，while the intercellular CO₂ concentration followed the trend of Dgt;Bgt;Agt;C. At the maturity stage， the leafdiscdiameterand plant height atpointCwere significantlyhigher than those atotherpoints.Compared with pointDpoint C showed significant increases of 84.57% ， 20.77% 3.68% ，and 14.84% in the yield， glucomannan， soluble protein， and soluble sugar， respectively，of white konjac.Inconclusion，it is recommended that white konjaccanbe cultivated atthe point 3/4 below photovoltaic panels. Key words： photovoltaic shading; white konjac; yield; quality; photosynthetic properties

光伏農業是將太陽能發電與農業生產有機耦合的新型發展模式。隨著可再生能源的推廣和農業現代化需求的增長，該模式在全球范圍內得到了快速推廣[1-2]。國家能源局數據顯示，截至2023年6月，我國光伏發電裝機達4.7億 kW^[3] 。在實現“雙碳”目標的背景下，《“十四五”可再生能源發展規劃》要求積極推進“光伏 +^， 綜合利用行動，鼓勵農（牧）光互補、漁光互補等復合開發模式。其中，農光互補系統將食物、水和能源3種要素集于一體，既能滿足糧食生產和節約用水的需求，推動能源生產，還能有效緩解光伏大規模開發帶來的土地利用矛盾[5]。

光伏板的架設會導致局部遮陰效應、微氣候改變以及土壤環境變化[。光伏組件可遮擋 25%～95% 的太陽輻射[7]，降低甘薯[8]、卷心菜[和小麥[1]等作物的產量，但也能為喜陰作物創造適宜的生長條件。因此，在農光互補系統中，選擇適配遮陰環境的經濟作物及其種植方式至關重要。

魔芋（AmorphophalluskonjacK.Koch）為半陰性植物，喜散光、弱光，忌強光，是自然界中唯一能大量合成葡甘聚糖的植物[1]。研究表明，適度遮陰能提高魔芋產量，降低發病率[12]。然而，不同遮陰位點對魔芋產量和品質的影響還有待系統研究。因此，本研究在光伏組件下方的不同位置種植白魔芋，探究不同遮陰位點對光照強度、白魔芋生長發育、光合特性、產量和品質的影響，以期篩選出光伏區域內最適宜種植白魔芋的遮陰位點，為農光互補模式下魔芋產業的高效發展提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

田間試驗于2024年5—10月在省婁底市冷水江市錫礦山街道樟木村光伏場區（ 111^°32^′07^′′E 27^°48^′29^′′N ）進行。試驗地屬于亞熱帶季風氣候，海拔 840m ，年均氣溫 16^°C ，年均降水量 1 418mm 。供試土壤為紅黃壤， 0～20cm 土壤的基本理化性質如下： pH 值6.36，有機質含量 24.61g/kg ，堿解氮含量 75.01mg/kg ，有效磷含量 17.90mg/kg ，速效鉀含量 251.12mg/kg ，全氮含量 0.51g/kg ，全磷含量0.62g/kg ，全鉀含量 11.41g/kg ，土壤容重 1.10g/cm³ 。

1.2 試驗設計

如圖1所示，以全光照位點（D點）為對照，從光伏板低端開始，分別在光伏板下1/4處（A點）1/2處（B點）和3/4處（C點）設置種植小區，每個位點3次重復，共12個小區，隨機區組排列。小區面積為 60m² （ 15m×4m ），株行距為 30cm× 80cm 。白魔芋于5月5日播種，播種前曬種 2d 用農用多菌靈浸泡種芋，撒施生石灰 750kg/hm² 進行土壤消毒；移栽前基施有機肥 30 000kg/hm² 展葉期和塊莖肥大期均施用 45% 復合肥（ N-P-K= 15-15-15） 375kg/hm² 。田間管理采用水肥一體化系統，其他管理與當地大田常規管理一致。

1.3 指標測定及方法

1.3.1田間光照強度測定使用TES-1332A數字式照度計（臺灣泰仕電子工業股份有限公司）測定光照強度，于2024年6—9月魔芋生長旺盛期，選取晴天、多云和陰雨3種典型天氣測定 6：00-18：00 田間的光照強度。

1.3.2光合參數測定在白魔芋膨大期和成熟期，選擇持續晴天的 9：00-11：00 ，采用LI-6800便攜式光合測量系統（美國LI-COR公司）測定植株葉片頂部第2片功能葉的凈光合速率、氣孔導度、胞間 CO₂ 濃度和蒸騰速率，重復3次，取平均值。

1.3.3生長指標和產量測定在魔芋換頭期、塊莖膨大期和成熟期，每個小區隨機選取10株白魔芋，測定葉柄長度、葉柄直徑、葉盤直徑和株高，取平均值。白魔芋收獲后，采挖球莖，去除表面泥土后稱重計產。

1.3.4魔芋品質指標測定采用3，5-二硝基水楊酸法測定葡甘聚糖含量，采用考馬斯亮藍G-250染色法測定可溶性蛋白含量，采用蒽酮比色法測定可溶性糖和淀粉含量。

1.4 數據處理

采用Excel2021整理數據和制圖，采用SPSS軟件進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 光伏遮陰對田間光照強度的影響

由圖2可知，試驗分別于6月29日（小雨轉陰）8月6日（晴天）和9月6日（多云）測定了田間光照強度，不同天氣下的光照強度均表現為D點 gt; C點 gt;A 點 gt;B 點。劉佩瑛等[13]的研究表明，魔芋生育期內的光補償點為 2000lx ，光飽和點則在 17000- 22000lx 范圍內動態變化。陰雨天氣下， 6：00- 11：00 光伏板下A、B和C點的光照強度均低于魔芋的光補償點， 12：00-16：00 ，A、C和D點的光照強度均超過魔芋光補償點；所有位點的光照強度均低于魔芋的光飽和點。晴天條件下， 7：00- 17：00 ，D點的光照強度均高于魔芋的光補償點，其中 8：00-16：00 ，D點的光照強度高于魔芋光飽和點； 8：00-17：00 ，光伏板下A、B和C點的光照強度均高于光補償點。多云天氣下， 12：00-15：00 ，D點的光照強度高于光飽和點，9：00—17：00 ，A點和C點的光照強度均高于光補償點，10：00-16：00 ，B點的光照強度高于光補償點。

圖1白魔芋種植位置

圖2不同天氣下6：00—18：00田間光照強度的變化情況（A：陰雨；B：晴天；C：多云）

2.2 光伏遮陰對白魔芋光合特性的影響

由圖3可知，塊莖成熟期不同種植位置白魔芋的凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導度均低于塊莖膨大期，且2個時期不同種植位置白魔芋的凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導度表現為C點 gt;A 點 gt;B 點 gt; D點。塊莖膨大期，A點和C點的凈光合速率顯著高于D點；塊莖成熟期，相較于D點，A、B和C點的凈光合速率分別顯著提高了 44.44% 、 27.62% 和49.52% 。塊莖膨大期和成熟期A、B和C點的蒸騰速率均顯著高于D點，其中C點的蒸騰速率最高，分別較D點顯著提高了 23.76% 和 91.34% 。塊莖膨大期和成熟期A點和C點的氣孔導度顯著高于D點，而B點和D點的氣孔導度無顯著差異。塊莖膨大期和成熟期不同種植位置白魔芋的胞間 CO₂ 濃度表現為D點 gt;B 點 gt;A 點 gt;C 點。

2.3光伏遮陰對白魔芋生長發育的影響

由圖4可知，白魔芋換頭期和膨大期A、B、C和D點的葉柄長度、葉柄直徑、葉盤直徑和株高均無顯著差異。在白魔芋成熟期，A點和C點白魔芋的葉柄長度顯著大于B點和D點，不同位點的葉柄直徑無顯著差異，C點白魔芋的葉盤直徑和株高顯著大于其他位點，且較D點分別顯著增加了 66.82% 和 38.57% ，而A、B和D點白魔芋的葉盤直徑和株高無顯著差異。

2.4光伏遮陰對白魔芋產量的影響

由圖5可知，A點和C點的白魔芋產量顯著高于D點，B點的產量與D點無顯著差異，其中C點的產量最高，達到 30.03t/hm² ，較D點顯著提高了84.57% 。

2.5 光伏遮陰對白魔芋品質的影響

由圖6可知，A點和C點白魔芋的葡甘聚糖含量顯著高于B點和D點；C點的可溶性蛋白含量顯著高于A、B和D點，且后三者的可溶性蛋白含量無顯著差異；C點白魔芋的可溶性糖含量最高（ 3.56% ），較D點顯著增加了 14.84% ；不同位點白魔芋的淀粉含量無顯著差異。

3 討論與結論

光照強度影響植物的光合作用，進而影響植物形態建成、生理代謝和生物量積累等[14]。光伏板的架設會改變田間光環境，顯著影響植物對光的利用[15]。本研究中，不同天氣下D點的光照強度均最大，尤其是晴天，其光照強度超過白魔芋的光飽和點，抑制白魔芋的生長發育[。光伏板下各位置的光照強度均表現為C點 gt;A 點 gt;B 點，在晴天 10：00-- 15：00 時段，C點的光照強度接近光飽和點，凈光合速率高，有利于白魔芋的光合產物積累[17]。陰雨天氣下，A點和C點在 12：00-16：00 的光照強度可滿足白魔芋光合需求，而B點僅在 13：00 短暫達到光補償點。多云天氣下，A、B和C點的白魔芋可正常進行光合作用，但光合速率低于晴天，這與陳開俊等[18]的研究結果一致。

圖3不同種植位置白魔芋的凈光合速率（A）、蒸騰速率（B）、氣孔導度（C）和胞間 CO₂ 濃度（D）［圖中不同小寫字母表示不同位點間差異顯著（ Plt;0.05? ，下同]

圖4不同種植位置白魔芋的葉柄長度（A）、葉柄直徑（B）、葉盤直徑（C）和株高（D）

圖5不同種植位置白魔芋的產量

植物光合效率受自身特性及光照、溫度、 CO₂ 濃度等環境因子共同調控[19]。本研究中，不同種植位置白魔芋膨大期的凈光合速率高于成熟期，這與梁艷麗等[20的研究結果一致。姜生秀等[21研究發現，蒸騰速率和氣孔導度通常與凈光合速率的變化趨勢相似，本研究中塊莖膨大期和成熟期各位點白魔芋的凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導度均表現為C點 gt; A點 gt;B 點 gt;D 點，驗證了其結果。而且，膨大期和成熟期C點白魔芋的胞間 CO₂ 濃度顯著低于D點，說明C點更有利于白魔芋進行光合作用。此外，B點和D點的氣孔導度和胞間 CO₂ 濃度均無顯著差異，這可能是因為弱光環境限制了氣孔調控功能，導致白魔芋的正常光合作用受到抑制[22]。

成熟期C點白魔芋的葉柄長度、葉柄直徑、葉盤直徑和株高均明顯大于其他位點，而各時期B點與D點的生長指標無顯著差異，這可能因為喜陰植物在光強超過其光飽和點時會出現光抑制現象，而低于光補償點時則無法維持基礎代謝，二者均會限制白魔芋正常生長發育[23]。本研究中，在A點和C點種植白魔芋可顯著增加其產量，其中C點的增產效果最優，這說明適度遮陰有利于增加作物產量[24-25]。此外，B點與D點的產量無顯著差異，這是因為B點長期處于弱光環境，植株光合產物合成不足，營養生長受限，同化物質向塊莖的轉運效率降低，最終造成產量下降[2。葡甘聚糖含量是評價魔芋品質的關鍵指標[27]。本研究表明，在C點種植白魔芋可顯著提高葡甘聚糖、可溶性蛋白和可溶性糖含量，這一發現與前人研究得到的適度遮陰可改善作物品質的結論相符[28-29]。

圖6不同種植位置白魔芋的葡甘聚糖（A）、可溶性蛋白（B）、可溶性糖（C）和淀粉（D）含量

綜上所述，與全光照對照（D點）相比，在光伏板下3/4處（C點）種植白魔芋，其凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度、葉柄長度、葉柄直徑、葉盤直徑和株高均明顯提高，產量提高了 84.57% ，葡甘聚糖、可溶性蛋白和可溶性糖含量分別增加了20.77%.3.68% 和 14.84% 。因此，在農光互補系統中，推薦在光伏板下3/4處種植白魔芋，以獲得最佳經濟效益。

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（責任編輯：王婷）