Literature Review Lettuce Agrivoltaics/zh
LED光谱对红绿生菜（Lactuca sativa）生长、产量和营养价值的影响
出版商：植物
年份：2023
介绍：
- 白色（50% 冷白光 + 50% 暖光）（瓦）
- 红色光谱带最大值位于 660 nm，蓝色光谱带最大值位于 450 nm，比例为 (1:1) (R/B450(1:1))；
- 红色光谱带最大值位于 660 nm，蓝色光谱带最大值位于 435 nm，比例为 (1:1)，(R/B435(1:1))；
- 红色光谱带最大值位于 660 nm，蓝色光谱带最大值位于 450 nm，蓝红 (1:1) 并辅以远红和绿，比例为 (1:1:0.07:0.64) (B/R/G/FR (1:1:0.07:0.64))。绿色波长范围较宽 (500–600 nm)。罕见的红色光谱带最大值位于 725 nm；
- 白光（50%冷白光+50%暖光）+ UV-B（0.3 µW cm−1）（收获前一周，每天照射1小时）（W/UV-B）。UV-B强度设定为0.3微瓦·厘米−2，使用UV340B型紫外光度计（UV340B型紫外光度计，深圳市永固电子有限公司，中国）测量。UV-B设置为在其他波长的照射期间开启；
- 红色光谱带最大值位于 660 nm，蓝色光谱带最大值位于 435 nm + 450 nm，比例为 (1:1)，即蓝光：红光 (1:1)。(R/B450-435 (1:1)
方法：实验室培养的封闭环境
结果：应关注红蓝光在商业上的应用，并认识到与传统的白光种植系统相比，采用红蓝光种植的生菜虽然个头可能较小，但商业化收获时间会更早。如果买家能够接受较小的生菜个头，这可能是有利的。远红光波长显著促进了两种生菜的茎伸长，因此在商业种植中应谨慎使用。
光照光谱和强度对莴苣（ Lactuca sativa L.）生长、生理和抗氧化活性的影响
出版商：植物
年份：2021年
介绍：
本研究着重探讨了不同波长单光源LED照明下水培生菜（Lactuca sativa L.）的生理、生长和抗氧化反应。通过组合三种不同峰值波长的LED灯（蓝光435 nm、蓝光450 nm和红光663 nm），并改变它们的比例，构建了不同的光谱。此外，还进行了一项实验，将蓝光和红光LED灯与绿光（蓝光450 nm、红光663 nm和绿光520 nm）以不同的比例组合。
方法论：
他们在大棚里利用红光和蓝光来种植生菜。
结果：
红色中加入更多蓝色会提高产量。
讨论：
垂直双面光伏电站的优化及其在高效农光互补系统中的
出版社：Elsevier；期刊：太阳能；年份：2021；使用寿命：；光伏技术：；地点：巴基斯坦拉合尔；光伏功率：；能量：；效率：
- 介绍
- 目标：开发一种光分布模型，用于估算无人机环境下地面入射辐射量，并利用该模型确定其对能源和作物产量的影响。
- 方法论
- 两种配置：南北向倾斜安装单面天线，东西向垂直安装双面天线；地点：巴基斯坦拉合尔
- 用于辐照度建模的MATLAB代码；计算面板和地面接收到的辐照度、地面阴影、LER以及作物产量（生菜）。
- 结果与讨论
- 测试了两种配置，并采用了三种不同的密度：p=h；p=2h 和 p=3h。
- 对于不耐阴作物，两种配置的能量和作物产量相似——与GMPV相比，采用密度为一半的光伏配置。
- 更密集的光伏阵列；不同的产量；双极型光伏阵列产量更高，单极型光伏阵列能量更高
- 超过 80% 的生菜产量中，PV 密度介于 GMPV 的一半到两倍之间。
- 对于能量产量超过 80% 的情况，作物产量从 65%（不耐受）到 100%（耐受）不等。
- 在低面板密度下，NS构型表现出高度不均匀性，而EW构型则表现出均匀性；在高面板密度下，两种构型的光分布通常都较为均匀。
- 随着每小时植株数量（p/h）的减少，EW条件下的作物产量会受到影响；当每小时植株数量低于4时，除耐阴作物外，EW条件下的作物产量通常较高。
- 在低密度下，LER 值相近，而随着密度增加，单粒子的 LER 值会升高。
- 本文还讨论了与倾斜角度影响相关的研究结果。
- 灰尘堆积会导致倾斜式光伏阵列每年损失 2-5% 的光伏发电量。
- 模型验证已完成——模型略微高估了收益率。
农光互补系统的潜力
出版商：Elsevier；出版物：《可再生和可持续能源评论》；年份：2015；地点：美国；
- 开发一种结合作物和太阳辐射模型的太阳能光伏模型，以确定农光互补系统的效率。
- 与传统农业系统相比，农光互补系统的经济价值高出30%。
- 在美国，如果将生菜田改造成农光互补系统，发电量可增加40至70吉瓦以上。
- 光伏系统配置：4米高，半密度 - 行间距3.2米，全密度 - 行间距6.4米
- 生菜能耐受高达30%的遮光率。
- 与对照组相比，全密度农光互补系统产量降低42%，半密度农光互补系统产量降低19%——夏季
- 与对照组相比，半密度种植的生菜产量没有显著降低，而全密度种植的生菜产量降低了21%——春季
通过整合垂直农业提高封闭式光伏农业系统的可持续性：以月桂叶莴苣为例
出版商：Elsevier；出版物：应用能源；年份：2023；
- 通过将垂直农业（VF）与农光互补温室（封闭式农光互补（CS）系统）相结合，提高了土地生产力——原有的农光互补系统光伏覆盖率高达100%，因此产量显著降低。
- 与仅进行CA处理的生菜相比，观察到生菜产量提高了13倍。
- 满足电力需求所需的能源——加州仅能覆盖12%。
- 实现电力自给自足所需的土地面积是VF面积的5到14倍。
- 未充分利用的农业灌溉系统可以通过整合价值流来改善——尽管能源生产和土地消耗之间存在权衡取舍。
出版商：Elsevier；出版物：能源；年份：2022；
- 目标：确定城市屋顶农光互补系统的潜力
- 案例研究：中国深圳
- 将85.4万个屋顶改造成菜园，每年可生产9.84×10⁵吨生菜，足以满足整个城市的需求。
- 光伏发电装机容量将达到2106兆瓦，可满足该市0.2%的电力需求。
- 光伏板覆盖率高达 20%——呈棋盘格状——不影响生菜产量
农光互补系统的水量平衡和作物模型：以灌溉生菜为例
出版社：Elsevier；刊物：农业用水管理；年份：2018；使用寿命：；光伏技术：；地点：法国蒙彼利埃；光伏功率：；能量：；效率：
- 介绍
- 目标：评估雨水重新分配对作物产量和需水量的影响，确定水分和土地利用效率，并考虑各种因素优化遮荫策略和土壤水分。
- 材料与方法
- 地点：法国蒙彼利埃；作物：生菜；滴灌
- 四种遮阳配置；固定倾角 25°，朝南 - HD（3.2 米间隙）；FD（1.6 米间隙）；ST（最大化光伏截获太阳光）和 CT（早晚平行 - 下午最大截获太阳光）
- 测量了辐射、气温和相对湿度、风速和风向、降雨量、土壤含水量；计算了蒸散量、水分生产力和土地利用率。
- 针对AV开发的灌溉模型考虑了气孔导度、辐射变化，并扩展了Optirrig模型。
- 结果
- ST组占33%，HD组占30%，FD组占49%，CT组占23%——辐射剂量低于对照组。
- 实际蒸散量减少量：ST 22%，HD 26%，CT 19%。
- 所有AV配置的新鲜生物质均减少——春季平均减少24%；夏季ST和CT减少16%，HD减少31%。
- AV配置下，两个季节的灌溉量均减少
- 两个赛季的所有 AV 配置 LER>1
- 延迟收获几乎可以获得相同的产量。
固定倾角和跟踪式双面光伏电池板在农光互补系统中时空遮荫的影响
出版社：Elsevier；期刊：可再生能源；年份：2022；使用寿命：；光伏技术：；地点：巴基斯坦拉合尔；美国科瓦利斯；光伏功率：；能量：；效率：
- 介绍
- 目标：建立基于光伏发电配置的日照变化模型，并评估其对作物产量的影响
- 方法论
- 采用基于因子的方法确定光伏电池板下方的阴影模式。
- 四种配置——南北朝向30°固定倾角天线、东西向垂直天线、南北向卫星天线和东西向卫星天线
- 有用的 PAR 比率是 PARu,AV 除以 PARu,open； Y,PAR = PARu,AV/PARu,开路
- 归一化PAR = PAR/PARth
- 结果与讨论
- 一半密度 = 行间距为正常株高的两倍，一半密度 = 行间距为正常株高的四倍；正常株高 1 米
- PAR th = 213W/m2（生菜和番茄）= 596W/m2
- 固定倾斜角度 - 南北方向 vs 东西方向
- 东西向垂直天线辐射均匀，光合有效辐射（PAR）较高。
- 南北向固定倾斜的异质面板下方PAR值较低，与模块间的开放空间相比，面板下方的PAR值较低
- 卫星——南北方向与东西方向
- 类似的PAR模式，东西向垂直波和东西向卫星波。
- 对于SAT而言，季节性变化很明显——冬季下方面板的SAT值较高，夏季较低。
- 在NS SAT条件下，标准化PAR值变化显著。
- 每日累计空间有效光合有效辐射产量
- 冬季有效光合有效辐射减少30%，夏季减少10%——NS固定倾斜，生菜
- 光伏组件下方PAR值降低40-50%，间隙空间无PAR值 - NS固定倾斜，番茄
- 番茄产量在东西向垂直均匀光照条件下不低于20%
- 与田间试验的比较
- 美国科瓦利斯；NS固定倾斜
- 实验所得 YPAR 值为 0.46，模拟所得 YPAR 值为 0.51
- 半密度太阳能电池阵列的间作
- 根据阈值光合有效辐射（PAR）（番茄<80%），根据种植番茄和生菜的坡度划分区域。
- 不同配置的情况有所不同
- 东西向跟踪——俯仰角可分为 3 个部分
- 南北方向固定——番茄种植在北部，生菜种植在南部；夏季球场沿线光照强度（YPAR）均匀，冬季则不均匀。
- 东西向垂直种植——YPAR超过80%，因此无需间作。
- 间作通常能提高土地生产力。
- 间作种植以实现全密度太阳能电池阵列
- 南北向固定种植——番茄和生菜交替种植
- 东西向垂直种植——间作模式与半密度种植相同
- 东西向垂直种植方式能为番茄提供最高的YPAR值，东西向SAt值最低。
- 全密度环境下的辐射量比半密度环境下的辐射量减少30%。
- 半密度下的YPAR高于全密度下的YPAR。
- 每日累计时间有效PAR
- 南北向固定倾斜或跟踪式灯具在夏季的早晨/傍晚可提供有效的光照；可能更适合生菜（耐阴植物）。
- 冬季，不同配置的有效辐射量相同。
- 太阳能发电输出分析
- 东西向跟踪产量最高，南北向固定倾斜和跟踪产量相近，东西向垂直跟踪产量最低
- 东西向提供最高有效PAR值
在光伏板部分遮荫下种植的生菜的产量和辐射利用效率
出版商：Elsevier；出版物：《欧洲农学杂志》；年份：2012；
- 两种不同PV密度（分别造成50%和70%遮荫）对作物产量和植物形态/生理的影响
- 四个品种的生菜进行了两个种植季的试验
- 与可利用的相对辐射量相比，生菜产量等于或高于可利用的辐射量。
- FD：行距1.6米，HD：行距3.2米，朝南，25度固定倾斜
- 2010年夏季，FD的对照组占比为58%，HD的对照组占比为81%；2011年春季，FD的对照组占比为79%，HD的对照组占比为99%。
农光互补试验前报告
- 透明模块与来自 insolight 的最佳微跟踪技术结合使用，用于实验羊羔生菜
- 模块入射光透射率为 70%；在试验 2 和 3 中，中午（12 点至下午 2 点）选择了 15% 的透光率模式。
- 模块下作物的叶绿素含量较高——对照组和模块后种植的作物之间没有差异。
- 与对照组和试验1及3中模块后方的作物相比，模块下方的叶片更长更宽；而试验2中，差异不大。
- 三次试验的平均值显示，与对照组相比，模块下方和模块后方的鲜重分别增加了17%和减少了8%。
- 还观察到季节对鲜重的影响。
：智利中部净计费模式下的预可行性研究结果
- 在智利开展了生菜光伏发电技术经济评估，因为生菜会受到高辐射的不利影响。
- 两种方案：要么使用光伏发电系统提供30%至40%的遮光率，要么安装单独的光伏发电系统，并用遮阳网提供遮光。
- 两种配置均为固定倾斜角度，GMPV模块高度为1米，AV模块高度为2.4米。
- GMPV的螺距为4米，而AV的螺距将根据光分布模拟结果确定。
- AV-方位角：310，面板倾斜度：22； GMPV-方位角：0；面板倾斜度：28
- AV地区年遮荫率在30%至40%之间
- AV 具有正的净现值 (NPV)；投资回收期为 7 年。
在图案化排列的微型光伏组件下种植生菜
- 审判地点：西班牙阿尔梅里亚
- 在三种不同的光照条件下（集中遮荫 (CS)、分散遮荫 (SS) 和全日照 (FS)），以及两个生长季（2021 年春季和夏季），对生菜农光互补种植进行了测试。
- 在遮荫面积相同（22%）的情况下，采用图案排列的小型光伏组件可以提高两个季节的发电量。
- 实验期间，SS组的PAR值始终高于CS组。
- 生菜鲜重：SS 比 CS 高 46.4%，比 FS 高 68.8%；夏季增重更多，分别比 CS 和 FS 高 61.2% 和 87.6%。
针对农光共生粮食能源生产的双面光伏阵列作物特定优化：光效因子方法
- 安装农光互补系统，以提高光伏阵列和农作物之间的阳光共享效率
- 光伏组件的高度保持在作物上方4-7米之间。
- 低密度 - p/h 比是标准光伏的 2 到 3 倍
- 本文介绍了光生产力因子（LPF）——该因子决定了光伏组件和作物之间光能共享的效率。
- 仅适用于光伏发电 - LPF=1；采用农光互补方法时，1 < LPF > 2
- 用过的生菜、芜菁和玉米
- 土地当量比（LER）——提供食物能量性能的因素
- 利用作物产量和电力输出
- 作物产量与有效光合辐射（PAR）成正比。
- 作物的光合有效辐射（PAR）存在一个阈值，超过该阈值，光合作用过程就会饱和。
- 定制跟踪；标准跟踪和反向跟踪相结合，最大限度地满足PAR要求
- 结果表明：
- 对于耐阴作物，可采用全密度光伏阵列。
- 对于不耐阴作物，可采用低密度光伏阵列。
- 东西朝向的垂直光伏阵列——优选固定倾角方案
- 优点：安装高度低，便于农机操作，减少土壤流失
在波长选择性太阳能电池下生长的生菜和番茄的新兴分子特征
出版商：Frontiers；期刊：Frontiers in Plant Science；年份：2023；寿命：；光伏技术：有机太阳能电池（OSC）；位置：；光伏功率：；能量：；效率：
- 抽象的
- 半透明有机太阳能电池对电力输出和作物生长均有影响
- 使用了三种不同的OSC过滤器；种植了生菜和番茄
- AV对生菜产量没有影响；相反，其营养成分和氮利用率均有所提高。
- 介绍
- 到2050年，食品需求将增长70%。
- 温室更有利于作物生长，需水量更少，农药/化肥用量更少，还能为植物提供免受干旱/高温/洪涝灾害的保护。
- 2021年美国因天气原因造成的农作物损失——80亿美元
- 温室种植虽然能源密集，但如果使用化石燃料，与传统作物种植相比，其碳足迹为负值。
- 有机太阳能电池会影响光谱和强度。
- 植物光合作用更有效地利用蓝光和红光光谱。
- 目的：在模拟温室条件下，探究OSC对耐阴生菜和不耐阴番茄的影响
- 对生物质无不利影响
- 结果
- 光照特性：光谱与自然光相似
- 生物质不受不同OSC过滤器的影响
- 与对照组相比，OSC处理组的生菜和番茄光合作用有所提高，但蒸腾速率有所下降。
- 莴苣中花青素含量增加
- 讨论
- 在不同OSC滤光片下，植物的生理变化随光质的变化而变化。
农光伏系统遮荫分析
- 考虑了四种场景，参数各不相同，包括纬度、方位角、坡度和光伏组件之间的行间距。
- 研究的两种作物——马铃薯和生菜——考虑到马铃薯对太阳辐射强度的敏感性，马铃薯比生菜更适合采用AV技术。
- 基于PV-syst和Excel方程的仿真研究
在光伏电站运行条件下实施农光互补系统
- 莴苣和红掌农光互补系统使组件温度降低了0.5-4.9℃，从而使光伏面板性能提高了1.6%。
- 莴苣比红掌更能提高光伏组件的效率
利用农光互补提高农田生产力
目标——回顾现有关于农光互补的文献，并确定其在澳大利亚的适用性。
- 土地当量比（LER）——本研究使用的参数
- 通过系统咨询模型对光伏系统的电力输出进行建模
- 本研究中种植的作物（生菜和甜菜）分别在无遮荫和遮荫（使用黑色防水布）条件下生长——未安装太阳能电池板。
- 农光互补模式下的产量：生菜产量为传统农场的72%；甜菜产量为传统农场的60%（基于鲜重）。
- 作物减产很可能是由于遮荫增加所致。
均匀照明农光互补系统提高农田综合经济效益
- 介绍
- AV系统中的行间距——面板高度的三倍
- 在干旱气候下，AV已被证明能够减轻干旱胁迫，保持较高的土壤湿度并提高生物量。
- 在适宜的气候条件下，AV 会导致作物产量和质量下降。
- 目标：提出一种均匀照明的农光互补系统（EAS），以实现高产量/高质量和高效的电力输出。
- 材料与方法
- 光伏面板面积的1/3被替换为带槽玻璃板；因此，玻璃板的面积是系统光接收面积的1/3。
- 光伏发电密度与传统光伏发电密度相同。
- 玻璃板散射阳光，从而提供均匀的辐射。
- 倾斜角度为 23°；光伏板高度为 2.5 米；玻璃模型在 Solidworks 中建立，并与 Zemax 12 结合使用以生成光图案/照明效果。
- 两项实验：
- 合肥小型半自然种植；生菜；四种配置：控制型 T1、常规型 AV T2、EAS T3 和带附加照明的 EAS T4
- 阜阳地区产量较大；西兰花、红葱头、蒜苗、大蒜、蚕豆、菊芋、油菜；两种配置：对照组和EAS组
- 测量了光合有效辐射（PAR）、作物生长、产量、土地利用效率（LER）以及EAS的综合生态效益。
- 结果
- 与传统AV相比，带槽玻璃的辐照度提高了47.38%；作物生长速度与对照组相似。
- 除西兰花和油菜外，所有作物产量均下降5%，而菊芋产量则增长了23%。
- EAS使农民收入增加了5.14倍，LER为1.64
- 沟槽玻璃下的均匀光散射
- 在常规AV条件下，PPFD值与对照组或EAS组相比显著降低。
- 面板接收到的辐射量比地面高出3.87%；与对照组相比，EAS接收到的辐射量减少了40.87%，而常规AV接收到的辐射量减少了88.25%。
- 生菜：T1、T3 和 T4 组的鲜重和干重相近；T2 组分别减少了 53.5% 和 60.5%。
- 大规模实验：西兰花减少 9%，油菜减少 11%，红葱减少 2%，蒜苗减少 6%，大蒜减少 4%，蚕豆减少 6%，菊芋增加 23%。
- 4个处理组的蛋白质含量相似，T2和T3组的硝酸盐含量高于T1和T4组。
- 生菜中可溶性糖含量为T2>T4>T1>T3；维生素C含量为T2>T3>T1>T4；硝酸盐含量为T1=T4<T3=T2。
- EAS实施后，农民收入增长了5.14倍。
- LER始终大于1 - 平均值为1.64
俄罗斯联邦南部地区农光互补系统的潜力
- 针对1公顷的生菜和甜菜作物进行的模拟
- 两种不同的配置——3.2米行距和6.4米行距
- 假设株距为3.2米时日照减少30%，株距为6.4米时日照减少10-20%，则作物预期产量应为正常产量的70-80%。
- 土地生产力提高了45-70%
- 株距6.4米时，作物可利用的入射辐射量为70%；株距3.2米时，作物可利用的入射辐射量为50%。
- 假设3.2米和6.4米植株的相对产量分别为0.7和0.9。
住宅区农光互补：城市景观中的能源效率和节水
目标：评估住宅农光互补系统和典型屋顶式住宅太阳能电池板对用水量的影响
- 确定农业光伏发电系统和典型屋顶安装光伏组件的用水量、温度和发电量。
- 与对照配置相比，农业灌溉配置所需灌溉量更少
- 农光互补系统的重量和叶片数量较低
- 屋顶光伏组件温度较高，导致功率下降3.6%。
- 最高气温下降19%，土壤温度下降17%。
- 阳光充足条件下可产出 328 克生菜，而农光互补条件下仅产出 167 克。
- 农光互补系统的叶片数量为 53.6 片，而传统农光互补系统的叶片数量为 31.1 片；叶片长度为 5.9 厘米，而传统农光互补系统的叶片长度为 6.9 厘米。
农业法规/标准
法国：
- 产量最多降低10%。
- 光伏发电覆盖率最高可达40%
https://www.pv-magazine.com/2024/04/09/france-issues-new-rules-for-agrivoltaics/
https://www.legifrance.gouv.fr/jorf/id/JORFTEXT000049386027
意大利：
- 地块面积的70%必须用于农业活动
- 模块覆盖总面积 - 最大 40%。
- 与标准光伏系统相比，发电量至少提高 60%。
德国：
- 因建设自动驾驶系统造成的土地损失：最高可达 15%。
- 与对照组相比，产量至少提高 66%。
农业光伏系统——主要农业用途要求（DIN SPEC 91434:2021-05 英文译本）
| 作者 | 乌扎伊尔·贾米尔 |
|---|---|
| 执照 | CC-BY-SA-4.0 |
| 引用方式 | Uzair Jamil (2024–2025)。“生菜农光互补文献综述”。Appropedia 。检索日期：2025年12月11日。 |