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中国沙漠, 2025, 45(1): 277-291 doi: 10.7522/j.issn.1000-694X.2024.00182

光伏电站建设的生态效应：光伏治沙研究进展与展望

刘坤,1a,1b, 王波,2, 张发国1a,1b, 吴晓1a,1b, 王睿2, 张峰1c, 贾蓉3, 张红星4, 未丽1a,1b, 董礼,2, 包爱科,1a,1b

1a.兰州大学，草地农业科技学院，甘肃 兰州 730000

1b.兰州大学，草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室，甘肃 兰州 730000

1c.兰州大学，生态学院，甘肃 兰州 730000

2.中广核风电有限公司，北京 100071

3.中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，北京 102200

4.华能陕西发电有限公司，陕西 西安 710000

Ecological effects of photovoltaic power station construction： retrospect and prospect on photovoltaic desertification control

Liu Kun,1a,1b, Wang Bo,2, Zhang Faguo1a,1b, Wu Xiao1a,1b, Wang Rui2, Zhang Feng1c, Jia Rong3, Zhang Hongxing4, Wei Li1a,1b, Dong Li,2, Bao Aike,1a,1b

1a.College of Pastoral Agriculture Science and Technology /, Lanzhou University，Lanzhou 730000，China

1b.State Key Laboratory of Herbage Improvement and Grassland Agro-ecosystems /, Lanzhou University，Lanzhou 730000，China

1c.College of Ecology, Lanzhou University，Lanzhou 730000，China

2.CNG Wind Energy Co. ，LTD，Beijing 100071，China

3.Huaneng Clean Energy Research Institute，Beijing 102200，China

4.Huaneng Shaanxi Power Generation Co. ，LTD，Xi'an 710000，China

通讯作者: 董礼（E-mail： P215748@gnpjvc.com.cn）包爱科（E-mail： baoaik@lzu.edu.cn）

收稿日期: 2024-10-17   修回日期: 2024-12-27  

基金资助: 国家重点研发计划项目.  2022YFF1303405
中国华能集团总部科技项目.  HNKJ21-H76

Received: 2024-10-17   Revised: 2024-12-27  

作者简介 About authors

刘坤（2001—），男，贵州遵义人，硕士研究生，主要从事荒漠植物生理与生态恢复相关研究E-mail：lkun2023@lzu.edu.cn , E-mail：lkun2023@lzu.edu.cn

刘坤（2001—），男，贵州遵义人，硕士研究生，主要从事荒漠植物生理与生态恢复相关研究E-mail：lkun2023@lzu.edu.cn , E-mail：lkun2023@lzu.edu.cn

摘要

土地荒漠化对全球范围内粮食安全产生巨大威胁，在生态和社会层面产生严重的负面影响，造成巨大的经济损失。随着光伏技术的发展及其产业链的日趋成熟，光伏电站在光热条件优越、土地廉价、干旱半干旱地区大规模建设，光伏治沙技术也随之产生。该技术是将光伏发电、防治沙漠化、节水农业技术相结合的一种创新方法，旨在利用沙漠丰富的太阳能资源进行清洁能源生产，同时通过工程措施、生态措施、光伏治沙单元（即单个电站）的多尺度空间布局来防治沙漠化，改善生态环境，达到生产和生态双赢的效果。通过综合国内外相关文献报道以及本课题组实践经验，梳理了光伏治沙技术的发展轨迹，提出了用于理解光伏治沙理念和效益的光伏-土壤-植被耦合系统，阐明了该技术的基本原理、具体措施和实践意义，并对其研究和实践进行了展望，以期为光伏治沙技术进一步优化及其规模化应用提供参考。

关键词： 荒漠化 ; 光伏 ; 植被恢复 ; 治沙

Abstract

Land desertification poses a significant threat to global food security， exerting severe adverse impacts on ecological and social systems， while also resulting in substantial economic losses. With the development of photovoltaic technology and the maturation of its industrial chain， coupled with the favorable solar and thermal conditions as well as cost-effective land availability in arid and semi-arid regions， large-scale construction of photovoltaic power stations has become feasible， and consequently， a novel technique known as photovoltaic desertification control has emerged to effectively combat desertification. This technology represents an innovative approach that integrates photovoltaic power generation， desertification prevention， and water-saving agricultural technology. Its primary objective is to harness the abundant solar energy resources in deserts for clean energy production while simultaneously preventing desertification through a multi-scale spatial layout of engineering， ecological measures， and photovoltaic sand control units （i.e， individual power stations）. This comprehensive strategy aims to enhance the ecological environment and achieve a mutually beneficial outcome for both productivity and ecology. Drawing on relevant literature and the practical experience of our research group， this paper provides a comprehensive review of the development trajectory of photovoltaic desertification control technology. It introduces the concept and benefits of the photovoltaic- soil-vegetation coupling system to enhance understanding， while elucidating the fundamental principles， specific measures， and practical significance of this technology. Furthermore， it presents future prospects for research and implementation. The aim of this review is to provide valuable guidance for the further optimization of photovoltaic desertification control technology and its large-scale application.

Keywords： desertification ; photovoltaic ; vegetation restoration ; sand control

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本文引用格式

刘坤, 王波, 张发国, 吴晓, 王睿, 张峰, 贾蓉, 张红星, 未丽, 董礼, 包爱科. 光伏电站建设的生态效应：光伏治沙研究进展与展望. 中国沙漠[J], 2025, 45(1): 277-291 doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2024.00182

Liu Kun, Wang Bo, Zhang Faguo, Wu Xiao, Wang Rui, Zhang Feng, Jia Rong, Zhang Hongxing, Wei Li, Dong Li, Bao Aike. Ecological effects of photovoltaic power station construction： retrospect and prospect on photovoltaic desertification control. Journal of Desert Research[J], 2025, 45(1): 277-291 doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2024.00182

0 引言

荒漠化指干旱、半干旱和亚湿润干旱地区的土地退化现象［1］，形成的原因主要包括气候变化、毁林、过度放牧和不可持续的农业实践等［2］。荒漠化可引发生物栖息地破坏、生物多样性减少、碳库流失加剧全球变暖和水资源短缺等严重环境问题［3-4］。当前，荒漠化是全球最严峻、影响范围最广的环境问题［5-6］，荒漠化土地覆盖了地球陆地表面的24.1%［7］，100多个国家的超20亿人口生活在荒漠化高发的干旱、半干旱地区［8］。中国面临严重的荒漠化问题［9］，根据2019年第六次全国荒漠化和沙化调查结果，全国荒漠化土地总面积已达到257.37万km2，占中国陆地总面积的26.81%，涉及18个省（自治区、直辖市）、4亿多人口［10］，每年因荒漠化造成的直接经济损失约为540亿元［11-12］。此外，在气候变化背景下，全球干旱严重程度将继续增加［13］，荒漠化将是人类必须要长期面对和解决的重要问题。

沙漠化治理是解决荒漠化问题的主要研究课题。沙漠化（沙质荒漠化），也称风蚀荒漠化，风沙活动为其主要标志［14］，是中国荒漠化的主要表现形式［15］。沙漠化治理手段——生物治沙和沙障压沙，已经沿用超半个世纪，相关技术发展相对缓慢［16］，亟待探索防治荒漠化的新手段、新方法、新理念。

由于化石能源的不可再生性及其广泛使用对环境造成的不利影响，人类对清洁能源的需求日益增强［17-18］。随着生产技术不断突破、产业供应链日趋完善，以光伏发电为代表的新能源得到了迅猛发展。以中国为例，光伏发电装机量从2017年的402.5 GW增加到2022年的1 185 GW，增加了近2倍［17］。2022年6月，国家发展和改革委员会等九部委联合印发了《“十四五”可再生能源发展规划》，预计到2025年，可再生能源年发电量将达到约3.3万亿kWh，太阳能发电量预计实现翻倍［19-20］。光伏产业发展势头继续得到政策支持，土地作为部署光伏组件的基本资源，需求日益扩大［9，21］。

沙漠和戈壁荒漠地区地势平坦、太阳辐射强、日照时数长，是理想的光伏发电场所［22-23］。这些地区土地广阔，利用率低，建设光伏电站不会与农业、工业或住宅用地产生冲突，能高效利用荒漠资源［9，24-26］。此外，建成的光伏电站还能和农业畜牧业共存于同一空间，构成光伏加农牧业复合经济模式［26-27］。因此，西北“沙戈荒”地区成为中国光伏发电的主要开发区域。但在此类地区建成的光伏电站往往遭受严重的风蚀侵害，使得光伏支架下方的沙粒被搬运，在支架下方形成风蚀穴，从而导致光伏组件倾斜和倒塌，造成直接经济损失［28］。此外，风力驱动的沙粒（直径60~2 000 μm）和尘土（粉尘直径4~60 μm和黏粒直径<4 μm）颗粒在静电吸附和重力的影响下附着在光伏板上［29-30］，造成组件光子捕获的可用面积减少，从而导致光伏模块的输出功率减少［29，31-32］。有研究表明，实验室条件下光伏组件表面的积沙密度从0增加到40 g·m-2时，光伏组件的最大输出功率会下降约1/3［33］，极大影响光伏电站的生产效益［34-35］，更为严重的是，被沙粒遮挡的光伏板还可能形成热斑导致损坏报废［36］。目前，水车人工清洗是光伏电站解决积沙问题的主要方法。然而，这种方法不仅增加了电站的运行成本，而且在水资源匮乏的地区难以实施。虽然超疏水涂层和各种太阳能清洁机器人为解决光伏板积沙问题提供了新的解决方案，但这些措施尚待进一步完善［37-38］。为了降低光伏板清洁的长期支出，并从根本上提高光伏发电的经济效益，研究者们通过设置沙障和植被覆盖等措施固定光伏场区内的沙粒［39］，从而减小风蚀强度和沙粒迁移率，发现适宜的人工恢复策略能够显著加快光伏区生态恢复进程［17，40］。我们近2年在毛乌素沙地南缘光伏电站的实践研究也证明了这一观点（图1）。

图1

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图1   毛乌素沙地南缘某100 MW光伏电站不同恢复模式的植被恢复效果

Fig.1   Vegetation restoration models on a 100 MW photovoltaic power station at the southern edge of Mu Us Sandy Land


随着荒漠化问题的加剧，传统荒漠化治理手段在应对日益严峻的生态环境挑战方面已显现出一定的局限性。在能源产业结构调整与光伏技术革新的推动下，光伏产业得以规模化发展。同时，风沙治理（针对荒漠化所引发的风蚀和沙埋问题）与光伏电站的生产效益高度契合。这些客观条件促使光伏治沙（Photovoltaic Desertification Control）技术的应运而生，提供了新的解决方案以应对日益严峻的荒漠化挑战。需要注意的是，这一技术在实践及应用中也存在一定的限制性。一方面光伏电站建设过程会对地表原生植被及土壤结皮产生破坏［36-37］，另一方面光伏阵列的排列间隙可能类似于“狭窄通道”，从而产生“狭管效应”，引起近地面风速增大。杨若婷等［41］在青海共和盆地研究发现光伏阵列整体具有减速作用，平均减速率为33.24%± 22.69%，但20 cm高度处风速减弱作用具有很大的不确定性，甚至部分风向条件下出现增加风速的作用，提出光伏电站建设应更加注重场区内生态保护和修复。但在基于干旱区诸多光伏基地的实证研究中，更多的研究结果显示，在干旱气候带下的“沙戈荒”区域，光伏电站建设带来的局地生态环境要素的改变及其带来的影响是正向的［42-45］，因此，光伏电站选址前的实地勘测研究、合理的设计方案及适宜的光伏配套措施是正确运用这一技术的基本前提［46-47］。

光伏治沙是将光伏发电、防治沙漠化、节水农业技术相结合的一种创新方法，旨在利用沙漠丰富的太阳能资源进行清洁能源生产，同时通过设计光伏治沙单元（即单个电站）的多尺度空间布局，应用工程措施和生物措施来防治沙漠化，改善局地生态环境。这一技术体系不仅为“沙戈荒”地区提供了可持续的能源解决方案，还在生态保护和经济发展方面展现出显著的潜力［48］。国内外众多学者已针对这一技术体系开展了大量的研究，例如： Xia等［48］利用地理信息系统分析光伏电站部署前后植被变化的过程中发现，与传统的荒漠化防治方法相比，光伏电站建设可以在短期内提供可观的回报，这进一步鼓励了市场对光伏电站部署的投资。研究人员发现光伏电站建设能有效利用当地闲置土地和优质太阳能资源，减少地表水分蒸发，并有助于植被恢复，改善生态环境，可为采煤沉陷区的综合利用与可持续发展提供参考［49-51］。此外，依托国内的大型光伏电站，在光伏阵列对气流场、输沙量和土壤质量特征的影响等方面也已开展了诸多研究［28，52］。Bao等［53］基于宁夏回族自治区中卫市的跟踪光伏电站的长期现场观测，提出了跟踪光伏系统中近地面入射风的湍流强度剖面、积分尺度剖面、阵风因子剖面以及湍流强度与阵风因子关系的计算公式和拟合参数，为探究光伏电站的气流场特性提供了研究思路。张呈春等［54］对腾格里沙漠光伏阵列扰动下的近地层气流场与风沙流结构特征进行了研究，发现电站内整体风速呈现降低特点且场区内输沙量明显下降。陈曦等［55］以乌海市沙区太阳能光伏电站为研究对象，在光伏阵列内光伏板不同位置布设观测点，对风沙输移情况进行观测，发现观测点的输沙量随着深入电站内部而逐渐降低，认为沙区光伏电站控制沙害的关键位置为电站迎风边缘处。贾瑞庭［56］以库布齐沙漠独贵塔拉镇光伏电站为研究对象，通过测定不同植被恢复模式和铺设芦苇沙障样地的土壤典型理化性质，并分析不同植被恢复措施下风沙土质量演变特征，发现植被恢复措施能提高土壤有机质和速效养分含量。

总体而言，以往的研究集中在大规模光伏电站建设对局地微气候、土壤和植被的影响，以及光伏阵列对光伏电站内部水、光和热的再分配规律［36，57］，这些研究为理解光伏电站在生态环境中的作用提供了重要的理论基础和实证支持。近年来，围绕光伏区的区域性差异探究适宜的植被恢复策略和生态治理模式，也逐渐引起了学术界的关注。目前，主流的光伏治沙（生态建设）模式有自然恢复（图1A）、人工植被建植（图1B）、风沙防治措施、风沙防治措施+人工植被建植、风沙防治措施+农牧业等5种［58-63］，并且自2017年以来，92%的新建光伏电站至少采用了其中一种［17］。因此，因地制宜地选择光伏区生态建设模式，标准化执行“一地一策”理念有望成为推动光伏治沙发展和应用的新动力。光伏治沙技术的研究与应用日益深入，已成为荒漠化治理领域的重点议题。本文将系统梳理其基本原理，分析实际应用中的具体措施与实际价值，并展望未来可能面临的机遇与挑战，以推动该技术在深度开发和规模化应用中的标准化进程。

1 光伏治沙的基本原理

1.1　光伏-土壤-植被耦合系统

光伏-土壤-植被耦合系统通过多维度、多层次的交互作用，实现了光伏生产、土壤改良与植被恢复的协同增效，是一个兼具生态功能与经济效益的复合系统，其最显著的作用是实现光伏治沙效果（图2）。首先，光伏组件及其配套设施通过防风固沙，为植被恢复提供了稳定的环境条件［56，64-65］。同时，光伏组件的集雨汇水功能与对滴灌、微喷等节水措施的动力支持，显著提高了水资源利用效率，进一步助力植被恢复［16，66-67］。其次，土壤作为连接光伏与植被的核心载体，通过光伏区人工植被恢复过程中的人工施肥、土壤改良和灌溉技术的综合应用，显著改善了水分和养分条件。这不仅提高了土壤的持水性和地表稳定性，减少了沙尘流失，还为植被的持续生长奠定了坚实基础。植被在系统中发挥着反馈和放大作用。乡土草本和灌木的合理布局，通过根系固沙、地表覆盖与蒸腾作用，有效降低了风沙强度，增强了地表的抗蚀能力。同时，植被恢复增加了土壤有机质含量和微生物活性，进一步促进土壤质量的长期稳定［68］。健康的植被还减少了沙尘对光伏板的覆盖，提高了光伏电站的发电效率，形成了正向反馈［36，42，64］。最终，这三者通过耦合作用构成了一个动态、可持续的循环系统：光伏生产支持了水资源高效利用与植被恢复；植被恢复改善了土壤结构和环境条件，并通过减少沙尘侵扰光伏设施，提高了发电效益和稳定性。这一系统在实现能源生产与生态治理双赢方面展现了巨大潜力［16］。

图2

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图2   光伏-土壤-植被耦合系统及光伏治沙起源、原理和前景

Fig.2   Photovoltaic-soil-vegetation coupling system and the origin， principle and prospect of photovoltaic sand control


基于光伏-土壤-植被耦合系统概念和沙漠化治理的具体要求，光伏治沙的理念可以简述成光伏区在小空间尺度上具备稳定的耦合系统结构，即合理设计光伏电站内光伏阵列的空间布局，选择合适的配套措施，提升局地生态环境要素改变带来的正外部性，保障生产效益［42，69］，并在大尺度上为沙漠化治理整体布局发挥作用，即在能影响区域及全球风沙流路径和强弱的关键区域开展光伏治沙项目，促进北方城市群建设和区域可持续高质量发展，例如，库布奇沙漠腹地光伏治沙项目的开展，显著降低了京津冀地区的受风沙侵袭程度［66，70］。这一理念的实现途径主要在研究风沙作用原理、光伏组件和安装方式的迭代升级以及光伏区植被恢复模式优化。近年来，这些方面的研究已取得了一些进展。例如：Chang等［71］以腾格里沙漠南缘一处光伏电站为研究对象，通过对光伏场内外气温、风速、气压的连续观测，并结合河西走廊中东部沙漠和戈壁光伏场内外植被的调查，发现沙漠和戈壁光伏直流电场对沙漠防治具有非常显著的生态功能，能够有效转化太阳辐射、调节沙漠热平衡、减弱风力、减少风沙流的强度，且光伏组件的防风固沙功能是传统沙障的数倍；崔永琴等［57］通过分析当前西北地区光伏电站不同的植被恢复模式，提出了一种适用于光伏区的生态恢复节水型新模式。总的来说，光伏治沙是通过光伏-土壤-植被耦合系统的各单元效应以及多单元间的整体综合效应来实现的。

1.2　光伏板遮阴和集雨功能

光伏板的遮阴和能量转换能力减弱了光伏电站的太阳辐射，从而使得光伏电站内下垫面温度明显低于站外［72］。虽然由于光伏板自身发热，加热空气的效应大于光伏板的遮阳冷却效应，导致光伏板表面温度比同等高度的外部环境高（冬季除外），但在约10 m高度处，光伏场区内部温度开始低于场外［73］。太阳辐射量的减少降低了光伏电站内部的日间温差，从而抑制了由地表辐射引起的热力分布不均。由于热力不均是沙漠和戈壁地区沙尘暴和风沙流（大风）的主要动力源［16］，因此光伏板可以从源头上减少“沙戈荒”地区沙尘暴和风沙流的发生。同时，光伏电站的遮阳效果有助于调节地表温度和水分，创造适宜的微环境条件，促进植被的生长［48，74-75］。除此之外，光滑的光伏板表面还是一个优良的集雨面，可以汇集自然降水和光伏板清洁用水［76-77］，结合后续的储存、净化与利用过程，可以显著提高当地水资源利用效率［78］。光伏板集雨汇水作用使得光伏板下沿地面80 cm宽的范围内土壤含水率提高30%~60%［28］。此外，同等降水条件下，光伏阵列覆盖区域土壤水分含量也能够显著增加，且影响半径超过1 km，但这种显著的水分含量增加需要一个长期、持续、累积的过程［77］。

微气候指由于下垫面局部特性的影响，在近地面1.5~2.0 m以下形成的地表层和土壤层的气候［79-80］，广义来说，就是大范围的气候区域内由于局部的特殊性而形成的小范围特殊气候，特殊性通常来自地形、植被、土壤、建筑群以及人或生物活动的异质性［81］。遮阴和集雨作用通过改变地表辐射量和水资源重分配改变了光伏电站的局地微气候，使得光伏区内部的空间异质性加强，对植物群落的高度、盖度、丰富度及生物量等产生影响［77，81-82］，此外有研究表明光伏板倾斜边下沿植物多样性会明显增加［83］，这有利于稳定生态系统的构建［76］。

1.3　光伏组件及配套设施阻风固沙

光伏板覆盖在沙地表面可形成物理屏障，能够有效减少风对地表沙粒的吹蚀，降低风沙活动的强度［74，84］。光伏板的支架和基础设施，以及随光伏电站一起建造的场区周边防护林带和各类机械沙障可有效固定沙粒，减少沙粒的移动［56，64］。此外，风力的长期作用会影响到植物的光合作用。某些植物的叶表皮薄层会被风力剥蚀，羧化酶的含量受到影响［85］，而光伏组件及其配套措施可以增加地表粗糙程度，一定程度降低风速［86］，减少风力对植被叶表皮的负面影响。

国家能源局与林业和草原局联合发布的《关于有序推进光伏治沙项目开发建设有关事项的通知》指明，扦插式钢架桩基或螺纹钢制桩基可以起到更好的防风固沙和光伏发电系统高质量运行的效果［76］。大跨度的光伏支架、合理的光伏阵间距离和光伏板下沿高度可最大化提升地表植物的受光需求，并有助于光伏电站后期开展人工植被恢复或大型农用机械作业，减少人工投入，更符合光伏-土壤-植被耦合系统的整体利益［59，87］。

1.4　植被恢复

恢复植被是治理荒漠化最理想、最有效的方法［66，88-89］。在“沙戈荒”地区光伏电站周围种植适宜的防风固沙植物，如梭梭（Haloxylon ammodendron）、柠条（Caragana korshinskii）、霸王（Zygophyllum xanthoxylum）、沙拐枣（Calligonum mongolicum）和花棒（Hedysarum scoparium）等旱生植物，不仅能够通过植物根系稳定沙土，还能通过蒸腾作用增加空气湿度，进一步增强固沙效果和巩固生态治理成果。通过科学配置植物种类和布局，可以形成稳定的植被覆盖，逐步恢复生态系统功能。

此类研究也是光伏治沙的热点，例如，为揭示不同植物措施的风蚀防治效益，苑森朋［90］依托毛乌素沙地光伏电站，在场区不同位置设置景天三七（Sedum aizoon）、狼尾草（Pennisetum alopecuroides）、金针菜（Hemerocallis fulva）和自然恢复4种处理，发现在电站外围景天三七的抗风蚀能力最强，在光伏板下狼尾草的抗风蚀能力最强，而板间各措施效果均欠佳。Cai等［91］测定了4种植被恢复措施和机械沙障内（对照组）0~5 cm深度的土壤粒度组成和土壤养分含量，研究库布齐沙漠光伏电站运维期间不同植被恢复措施的土壤改良效果，发现羊草（Leymus chinensis）、甘草（Glycyrrhiza uralensis）、油蒿（Artemisia ordosica）和猪毛蒿（Artemisia scoparia）的沙质含量较机械沙障均减少，且4种植被恢复措施下的土壤分形维数均高于对照组。赵晶等［92］在呼和浩特市光伏电站内选取樟子松（Pinus sylvestris）、黄芪（Astragalus membranaceus）和苜蓿（Medicago sativa）3种植被样地0~40 cm的土壤进行对比分析，发现樟子松样地的有机碳质量分数和储量最高。

1.5　综合生态效应

光伏电站建设的生态效应并非在其全生命周期中都是正向的［36，65］。在施工期，各种活动的扰动必然会对土层原生结构和植被造成破坏，包括植被覆盖度降低、地表生物结皮损伤等，这会加速地表风蚀和沙尘暴的形成，从而影响当地生态系统的稳定性，但在施工后期和运营期，这一负面影响会显著减弱［65，93-94］。Ma等［95］通过对比光伏电站不同建设年限下的植被归一化指数（NDVI），发现建设5~6年后，植被覆盖度可恢复到施工前的平均水平，随后持续上升，甚至超过建前，这表明在长期视角下，对于“沙戈荒”等西北典型光伏区，光伏-土壤-植被耦合系统的综合生态效应是正向的［42］。

光伏治沙不仅通过物理和生物手段直接防治沙漠化，还可以改善局部微气候。集中式光伏电站能够显著改变地表反照率、辐射强度以及陆面参数特征，影响空气中的能量传递过程，进而导致地表太阳辐射、空气温湿度、风速和风向等微气候因素改变，从而影响生态系统支持服务（土壤营养循环、土壤初级生产力），为大规模生态恢复创造条件［65，79，96］。此外，光伏电站建成后，各光伏设施的固沙、遮阴、集雨及适宜植被恢复策略的应用，可减少光伏区气温日较差和年较差，降低蒸发率，适度提高空气相对湿度和降水量［81，97］，从而缓解荒漠和戈壁地区长期干旱的问题［60］，起到综合生态效应。

2 光伏治沙的具体措施

光伏治沙是光伏-土壤-植被耦合系统的综合作用，但深度剖析目前各光伏治沙模式，发现具体措施包括沙障布设、植被种植、土壤管理、水资源高效利用以及生态环境要素监测与评价等5个方面。

2.1　设置沙障

光伏电站的建设通常会在电站周围设置各类沙障，这是光伏电站建设防治沙漠化的关键措施之一。沙障包括各类防风固沙结构，如方格沙障、立式沙障、特殊工艺沙障［59］。依据风沙移动规律，沿着光伏阵列横向布置沙障增加下垫面粗糙程度［66，98］，能够削减风速和风沙流强度，固定移动沙丘，减轻土壤侵蚀程度，减少地表土壤细颗粒物质与营养元素流失［70，99］。此外，沙障还提供了稳定的环境，防止光伏设备受损，并为场区植被生长创造有利条件，增加了土壤种子库数量［100］。虽然场区内光伏组件也有类似沙障的功能但不足以抵消光伏建设初期对地表的扰动幅度，因此，电站建设前周边沙障的布设有助于固定场内移动沙丘，避免大风携走种子［59］，为初期植被恢复营造条件。这一模式现已成为沙漠光伏电站施工的常态化流程，例如，在阿拉善左旗腾格里沙漠超大型集中式光伏电站的建设初期，优先在规划建设区域的边缘设置大量草方格（图3）。沙障、光伏设施与植被的结合固沙模式，增强了单一方式的固沙效果且保障了能源生产［52，56，60］。

图3

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图3   腾格里沙漠超大型光伏电站周边的沙障设置

Fig.3   Sand barrier setup around the ultra-large photovoltaic power station in Tengger Desert


2.2　种植适宜的植物

光伏区植被恢复物种的选择会直接影响治沙效益［101］。旱生灌木通常根系发达，冠幅大，繁殖能力强，且在近地表处以丛状分枝，不仅能通过增加体内抗氧化酶活力、渗透调节物质及净光合速率等来适应沙区干旱环境［102］，还兼备防风固沙效益，是“沙戈荒”光伏区植被恢复的首选物种［66，103］。但植被的自然繁殖更新和健康的群落结构是沙地生态系统稳定的重要标准，因此适宜旱生灌木和沙生草本的搭配可能是沙地生态系统恢复的合理物种配置模式［66，104］

不同“沙戈荒”光伏电站的立地条件存在很大差异，适用于不同光伏区植被恢复的物种也存在不同，这主要由当地年降水量以及土壤类型决定。光伏阵列的遮挡和对雨水的汇集作用使得光伏区土壤理化性质［64，105］以及其他环境因子［106］均存在区域化差异，不同区域植被建植对物种的生理生态特性必然要求不同。“沙戈荒”地区，光伏组件的遮挡可以有效减轻植物存在的光抑制和光损伤，增强植物的光资源获取能力［107-109］，但植被生产力未必增加，例如，罗久富等［110］选取4种植物探讨叶功能性状对光伏组件遮阴的响应，发现光伏板遮阴条件下，所有植物叶片含水率和叶面积均增加，但生物量未都增加。因此，在合适的区域种植适宜的植物，对提高植被生产力、增加植被盖度、增强土壤固沙固碳能力均有重要意义［64］。具体来说应遵循适地适树、乡土为本、灌木为主、乔草结合的原则，以提升植被的成活率和防沙治沙效果［59］。

磴口县乌兰布和沙漠光伏治沙项目中，选用梭梭、柠条和花棒等优质苗木，使沙区林草覆盖度由0.04%提高到37%以上，生态恢复取得显著成效［111］。我们在毛乌素沙地南缘光伏电站的多年研究表明，在半干旱区沙地光伏电站内，板下种植禾本科植物，板间种植豆科牧草，场内空地种植小灌木，能发挥各类型植物的优势，取得良好的植被恢复效果。

2.3　土壤改良技术与施肥管理

“沙戈荒”光伏区日照强烈，蒸发量大，气候干燥，降雨量低，土壤贫瘠、保水蓄水能力较差，通常无法满足大多数植物正常的水分和养分需求［112］，因此，通过土壤改良技术增加其养分和水分涵养能力十分关键。在该地区的植被恢复过程中，借鉴现代农业生产技术，通常采用施加无机肥料、添加有机质、使用土壤改良剂和微生物肥料等措施。

“沙戈荒”光伏区多沙质土壤，施肥见效快，氮磷钾肥或无机复合肥的直接施用能在短期内提高土壤速效养分、增强土壤肥力以及提高植被生产力［113］。添加腐殖质和堆肥，能提高土壤有机质含量，增强土壤保水和保肥能力［114］。我们在柴达木盆地高寒戈壁光伏区的植被恢复中，在沙土中混入牲畜粪便和腐叶，经过一个生长季后，土壤肥力和植被生长势均得到提升。使用土壤保水剂，能够增加土壤的透气性和水分保持能力，可以提高植被生物量［115］。我们在毛乌素沙地南缘光伏电站的植被恢复中，发现施用土壤保水剂1年后，植被生物量较未施用地块显著提高。微生物肥料的使用能够促进土壤微生物活性，提高土壤肥力［116］。在嘉峪关戈壁光伏区开展适宜植被恢复物种筛选的研究过程中，我们观察到，在植苗和播种时施用微生物肥料，3个月内旱生灌木的响应并不明显，而一年生草本植物，特别是猪毛菜（Salsola tragus），在株高、冠幅和地上部生物量方面均显著增加。

围绕光伏场区土壤改良及施肥管理的研究虽然较少，但也取得了一定的成果，例如，刘向等［117］的研究说明了无机肥料是青藏高原东缘塔拉滩荒漠草原光伏电站建设后限制植被生长的重要因子。

2.4　灌溉系统与水资源利用

对于“沙戈荒”光伏区的生态恢复，水是最关键的限制性因子。西北多地面临地表水资源匮乏的挑战，但其地下水储量相对丰富。值得注意的是，该地区约80%区域的地下水资源是可利用的［118］。虽然用于干旱区灌溉农业中的一些工程和农艺节水技术，例如喷灌、微灌、滴灌以及管灌等［112］，在“沙戈荒”光伏区植被恢复中也适用，但该地区的高蒸发量和低田间最大持水量又使之存在差异。有研究表明，利用光伏发电提供的动力结合光伏区实际水文和降雨条件，因地制宜，选择合适的节水灌溉方式，能够提供更利于植被恢复的环境［119］。下面是几种已有应用的水资源高效利用技术。

2.4.1　光伏抽水系统

光伏组件产生的电能可为灌溉提供动力源，使得长距离和深度地下水转移成为可能，利用该系统进行灌溉是一种可持续的解决方案，能够促进水资源可用光伏区生态系统的恢复和保护［120-121］，效果已得到实践验证［122］。

2.4.2　光伏滴灌技术

光伏滴灌技术是将光伏水泵与精细化滴灌结合，能够为光伏区植物提供充足的水分，促进其生长，从而反馈土壤，形成良性循环［59］。具体的原理是利用光伏组件发电带动水泵及滴灌设施运作，通过土壤水分监测传感器，对土壤湿度进行精准控制，提高水资源利用效率［123］。

2.4.3　膜下滴灌

这是结合了以色列局部浸润滴灌技术和国内作物覆膜栽培技术优点的新型节水灌溉技术［124］，对于土壤保墒增温、减少土壤棵间无效蒸发、抵抗昼夜温差而提高植被的存活率、缓解土壤水分亏缺、减少地表水深层渗漏、增加植物生长势都具有显著的效果［67］。这一技术通常运用在光伏板间，一方面是没有光伏支架的阻挡便于机器覆膜的实现，另一方面是板间没有遮挡，膜上汇水面能发挥作用。

2.5　持续监测与系统评价

场区生态全面监测与反馈系统的建立，能够有效支持光伏治沙项目的实施。具体方法包括利用多种传感器（监测空气温湿度、土壤速效养分和土壤理化性质等）和数据传输系统，结合无人机与遥感技术，定期跟踪植物生长、土壤温湿度及肥力。这种实时监测能够为管理措施的调整提供科学依据。例如，在毛乌素沙地南缘的光伏电站中，气象数据的有效利用优化了灌溉时间和用水量。

3 光伏治沙项目的意义

光伏电站主要通过转化太阳能与改变生态环境，以实现经济和生态效益，规模化后又带来社会效益［97，125］。光伏项目与林草产业的结合，可以实现土地资源的高效利用及有效管理沙漠。明确光伏电站的多维价值有助于优化光伏产业决策［75］。生态系统服务功能价值评估体系已被广泛用于评估世界生态系统服务和自然资本的价值［126］，在光伏治沙的生态效益核算中也作出了重要贡献。

3.1　光伏治沙的经济效益

光伏治沙的经济效益体现在直接和间接两个方面，直接效益是光伏电站的能源生产效益可以给到当地群众和政府。对于地方政府来说，光伏发电项目可以提高区域资源利用效率，优化土地和劳动力等生产要素的配置，刺激当地经济发展［40，127］。间接效益是光伏产业可以促进地方产业结构升级和区域间经济协调发展，促进绿色可持续发展。

3.1.1　能源生产

光伏电站能够有效利用“沙戈荒”地区丰富的太阳能资源，生产清洁能源，减少对化石能源的依赖。中国在多个“沙戈荒”地区建设了大型光伏基地，国家能源局发布的2023年全国电力工业统计数据显示，截至2023年底，中国以光伏发电为主的太阳能发电装机容量约6.1亿kW，同比增长55.2%，这带来了大量的直接经济收入，同时还带动了能源及其相关行业就业，间接拉动了经济发展，例如，自2020年起，仅青海塔拉滩光伏电站的发电量就达到1.3亿kWh，直接经济效益超9 000万元，而青海全省光伏年发电预期产值则达8.8亿元，并带动28.3万贫困人口脱贫［42］。

3.1.2　农牧业生产

植被恢复不仅能改善土壤条件，还为区域农牧业带来发展。在内蒙古，通过光伏治沙项目改善生态，当地农民开始种植适应性强的经济作物，如枸杞（Lycium chinense）、沙棘（Hppophae rhamnoides）和甘草等，大幅提升了农业收入，例如种植油用牡丹（Paeonia suffruticosa）的收益可达60 000元·hm-2［118］。在甘肃景泰县的腾格里沙漠地区，光伏区复合经济模式探索已取得初步成效，通过建设温室大棚种植蔬菜，纯收入约为45万元·hm-2。此外，在乌兰布和沙漠的磴口县，基于光伏项目的新型复合农业模式，如沙漠光伏种植大棚、沙漠牧场、沙漠酒庄及肉苁蓉生产等，已产生良好的经济效益［128］。同时，恢复的植被还可作为优质牧草，为牧业发展提供资源保障。例如，种植紫花苜蓿、柠条和沙打旺（Astragalus laxmannii）等耐旱性饲草，不仅能有效固定沙土，还能为牲畜提供高质量饲料，从而提高牧业产出［129-130］。

3.2　光伏治沙的生态效益

光伏-土壤-植被耦合系统通过提高植被覆盖度、涵养水源、增加土壤固碳量、增加土壤养分、降低风速和拦截沙尘等生态系统服务功能来实现生态效益［16，131］，虽然目前尚无全面而精确的方法来计算风沙治理服务的效益［132］，但相关的工作已有开展。例如，Liu等［75］通过评估双层模型的有效性，发现复合系统土地比自然恢复土地提供的生态系统服务价值高24倍，且生态系统服务价值可达电力效益价值的34.93%，是复合系统总价值（该研究的着重点在社会经济和环境协同效益上）的重要组成部分。光伏治沙的生态效益主要表现在以下几个方面。

3.2.1　高效利用光能，有效调节地表的热力平衡

有研究表明光伏的光能利用率是植被年光能利用率（以长白山自然保护区植被为参照）的14倍［133］，如果按单位面积太阳能利用量计算，光伏板更是荒漠植被的200倍以上［16］。因此，在光伏板对太阳能的高效转化以及光伏场区植被的光合和蒸腾作用下，因地面热力不平衡形成的气压梯度减少，大风的动力源减弱，沙尘暴和风沙流发生的频率和强度降低［16，65］。

3.2.2　防风固沙，构建生态安全屏障

光伏阵列和场区内外的植被可以起到类似机械和生物沙障固定沙粒的作用［16］，降低风沙活动的强度。此外，植被的根系还能固定土壤，防止和减弱风蚀和水蚀的负面影响。例如，在库布齐沙漠的光伏治沙项目中，通过光伏板和植被的共同作用，显著减少了沙漠化扩展和风沙侵袭，改善了当地的生态环境，为筑牢北方生态安全屏障起到了积极作用［87，129］。

3.2.3　增加生态系统生产力，增强土壤碳固能力

生产力水平是衡量生态系统固碳能力强弱的重要指标，光伏治沙技术带来的植被恢复改变了沙区生态系统生产力，显著影响土壤有机碳含量［42，134］。植被的落叶和枯枝等外源性土壤有机质通过微生物的作用进入土壤物质循环，促进土壤有机质增加，从而提升土壤肥力和碳汇能力［92，135］。同时，腐烂的植物残体为土壤微生物提供了丰富的养分，加之光伏场区对局地微气候的影响改善了土壤水分条件，土壤的微生物活性得到增强，而真菌和细菌通过细胞生长、数量增殖和死亡积累等连续迭代过程产生的大量细胞残体，是土壤稳定有机碳库的重要组分，因此，光伏治沙这一举措对土壤碳固存具有重要作用［136-137］。

3.2.4　促进生态系统修复，增加生物多样性

光伏治沙作为生态系统修复手段，为有效制止并扭转生态系统退化、改善生态系统服务提供了机会，有助于促进生物多样性的恢复和物种丰富度的增加［16，138-139］。

3.3　光伏治沙的社会效益

目前全球光伏发电装机容量已超1 000 GW［140］，预计到2050年将超过14 000 GW［141］，光伏发电作为构建中国清洁低碳绿色能源体系的战略性新兴产业［131］，对于清洁能源的推广和双碳目标的实现具有重大战略意义［142-143］。光伏-土壤-植被耦合系统在提供清洁电力的同时，还可以有效地预防沙质生态系统的风蚀［75］，且该产业无须占用耕地及其他可用土地资源，有助于维护国家的耕地“红线”，实现多重社会效益［16］。此外，光伏治沙的社会效益还体现在减少沙尘暴、促进生态旅游发展、助力荒漠化治理技术产业化和开展宣传教育等多个方面。

光伏治沙能够降低光伏场区及其周边地区沙尘暴发生的频率和强度，改善当地居民的生活环境和健康状况［144］；恢复后的生态环境和独特的光伏景观可以吸引游客，发展生态旅游，带动地方经济。在库布齐沙漠光伏治沙项目中，通过发展以观光娱乐、湖泊休闲度假及生态教育为主要特色的多样化旅游模式，吸引了大量游客，带动了餐饮、住宿等相关产业的发展，并已形成诸多特色品牌景区［66，129-130］；治理成果可以促进地方农牧业的发展，拓宽当地农牧民增收渠道，逐步形成以灌木饲草产业和生态光伏产业融合为代表的荒漠化治理技术产业化［28，130］；光伏治沙项目区科普展示馆的科学展示和宣传，能够增强公众的环保意识和可持续发展理念。

4 研究展望

光伏治沙模式为全球荒漠化治理提供了一种创新的思路，有助于人类更有效地应对荒漠化带来的生态和社会挑战。面对日益严峻的荒漠化问题，光伏治沙技术的应用显得尤为迫切［9，54，144］。然而，“沙戈荒”光伏电站建设初期逆向生态演替过程中的风蚀沙埋可能会对光伏电站的生产效益和使用寿命产生不利影响，因此，科学选址以及系统的生态恢复显得至关重要［76，145］。顺应“沙戈荒”原生景观地貌，并尽量避免进行场地平整，可能成为应对光伏电站建设对原生地貌和生态造成破坏的有效策略。目前，光伏治沙项目在全球范围内仍处于探索和试点阶段，中国、以色列、阿联酋、美国和新加坡等国在沙漠地区已建立了多个光伏治沙示范项目，并积累了宝贵的实践经验。多学科交叉研究与国际合作，可以进一步优化光伏治沙的设计与管理，提高其生态、经济与社会效益。技术创新、政策支持及国际合作将成为推动光伏治沙持续发展的重要动力。展望未来，光伏治沙仍需深入研究与优化，具体可从以下几个方面展开。

4.1　抗逆植物培育与种植模式优化

抗逆植物的优化培育与种植模式的改进是光伏治沙技术优化的重要组成部分，需深入研究适应性强且符合光伏区植被恢复生态特征要求的植物，利用基因改良和现代育种技术重点培育抗旱、耐盐碱的新品种。此外，通过系统研究不同植物种类之间的生态相互作用及其种植模式的组合，能够探索出更为高效的生态系统恢复方案。因地制宜地选择优良的抗逆植物物种，结合实地适宜物种筛选和植被恢复模式试验反馈，逐步优化种植模式，能够提高生态草种和干旱灌木的发芽率和存活率，进而提升植被恢复效率。这一过程对于增强光伏-土壤-植被耦合系统的自我维持能力及其耦合效应，积极应对荒漠化问题具有重要意义。

4.2　土壤改良与水资源管理

适宜的土壤理化性质，特别是土壤水分条件，是光伏治沙项目成功的关键因素。因此，积极实施人工措施以改善土壤状况、实现水资源的多元获取与高效利用，成为光伏治沙的核心环节。在土壤改良方面，应加快新型土壤改良剂、特效复合、微生物菌肥等的推广和研发。在水资源管理方面，首先，应充分利用光伏板的集雨功能，研发储水配套设施，从而在干旱的荒漠环境中获取灌溉水源。其次，依据场区及周边地形设计合理的沟渠系统以收集地表径流，进而提高水资源的利用效率。例如，在靠近高耸山脉的光伏项目中，修建导水沟可以有效将山坡上的雨水和冰雪融水引导至植被恢复区域利用。最后，合理利用精准监测及反馈机制以实现土壤水分的动态调节。这些举措将为光伏治沙技术的进阶发展保驾护航。

4.3　基于多地光伏治沙成果和经验构建光伏治沙技术样本库

目前，光伏治沙技术研究及应用推广的主要推动力量是以生产为导向的各大能源企业，科研机构和高等院校也积极参与其中，承担了相应的研究与开发工作。然而，由于企业之间存在竞争关系，以及在技术标准、关键评价指标和实际应用经验等方面的差异，各单位普遍处于相对孤立的状态。这种状况导致优秀的研究成果和可靠的实践经验未能通过数据化平台进行系统汇总，缺乏统一的光伏治沙样本库，从而难以实现资源的共享与互利共赢。因此，亟须通过政府、企业与科研机构之间的深度合作，包括构建集中化的数据平台、制定统一的技术标准、促进多方协作，以及建立健全项目监测与评估机制，以有效推动光伏治沙领域的研究合作，提升项目的整体质量，实现生态保护与经济发展的双赢局面，确保可持续发展目标的实现。

参考文献

Wang T.

Aeolian desertification and its control in Northern China

［J］.International Soil and Water Conservation Research，2014，2（4）：34-41.

[本文引用: 1]

郭瑞霞，管晓丹，张艳婷.

我国荒漠化主要研究进展

［J］.干旱气象，2015，33（3）：505-513.

[本文引用: 1]

Li C， Fu B， Wang S，et al.

Drivers and impacts of changes in China's drylands

［J］.Nature Reviews Earth & Environment，2021，2（12）：858-873.

[本文引用: 1]

Berdugo M， Delgado-Baquerizo M， Soliveres S，et al.

Global ecosystem thresholds driven by aridity

［J］.Science，2020，367（6479）：787-790.

[本文引用: 1]

张钛仁，张玉峰，柴秀梅，等.

人类活动对我国西北地区沙质荒漠化影响与对策研究

［J］.中国沙漠，2010，30（2）：228-234.

[本文引用: 1]

崔向慧，卢琦.

中国荒漠化防治标准化发展现状与展望

［J］.干旱区研究，2012，29（5）：913-919.

[本文引用: 1]

Prăvălie R.

Drylands extent and environmental issues：a global approach

［J］.Earth-Science Reviews，2016，161：259-278.

[本文引用: 1]

Reynolds J F， Stafford Smith D M， Lambin E F，et al.

Global desertification：building a science for dryland development

［J］.Science，2007，316（5826）：847-851.

[本文引用: 1]

Song C C， Guo Z L， Liu Z G，et al.

Application of photovoltaics on different types of land in China：opportunities，status and challenges

［J］.Renewable & Sustainable Energy Reviews，2024，191：114-116.

[本文引用: 4]

昝国盛，王翠萍，李锋，等.

第六次全国荒漠化和沙化调查主要结果及分析

［J］.林业资源管理，2023（1）：1-7.

[本文引用: 1]

Zhang Z， Huisingh D.

Combating desertification in China：monitoring，control，management and revegetation

［J］.Journal of Cleaner Production，2018，182：765-775.

[本文引用: 1]

张玉，宁大同， Smil V.

中国荒漠化灾害的经济损失评估

［J］.中国人口·资源与环境，1996，6：45-49.

[本文引用: 1]

Liu J， Wang J， Morreale S J，et al.

Contributions of plant litter to soil microbial activity improvement and soil nutrient enhancement along with herb and shrub colonization expansions in an arid sandy land

［J］.Catena，2023，227：107098.

[本文引用: 1]

董玉祥.

“荒漠化”与“沙漠化”

［J］.科技术语研究，2000，2（4）：18-21.

[本文引用: 1]

Wang T.

Progress in sandy desertification research of China

［J］.Journal of Geographical Sciences，2004，14：387-400.

[本文引用: 1]

刘世增，常兆丰，朱淑娟，等.

沙漠戈壁光伏电厂的生态学意义

［J］.生态经济，2016，32（2）：177-181.

[本文引用: 10]

Wang Y M， Liu B L， Xing Y，et al.

Ecological construction status of photovoltaic power plants in China's deserts

［J］.Frontiers in Environmental Science，2024，12：15.

[本文引用: 4]

Hertwich E G， Gibon T， Bouman E A，et al.

Integrated life-cycle assessment of electricity-supply scenarios confirms global environmental benefit of low-carbon technologies

［J］.Proceedings of the National Academy of Sciences，2015，112（20）：6277-6282.

[本文引用: 1]

王青，江华，张天宇，等.

2022年上半年中国光伏产业发展现状及面临的问题分析

［J］.太阳能，2022（10）：5-12.

[本文引用: 1]

张维佳.

光伏市场或将开启加速发展模式

［N］.中国电子报，2022-07-29（8）.

[本文引用: 1]

Paasi A.

Deconstructing regions：notes on the scales of spatial life

［J］.Environment and Planning A：Economy and Space，1991，23（2）：239-256.

[本文引用: 1]

肖建华，姚正毅，孙家欢.

并网太阳能光伏电站选址研究述评

［J］.中国沙漠，2011，31（6）：1598-1605.

[本文引用: 1]

Tanner K E， Moore-O'Leary K A， Parker I M，et al.

Simulated solar panels create altered microhabitats in desert landforms

［J］.Ecosphere，2020，11（4）：e03089.

[本文引用: 1]

He G， Zhao Y， Wang L，et al.

China's food security challenge：effects of food habit changes on requirements for arable land and water

［J］.Journal of Cleaner Production，2019，229：739-750.

[本文引用: 1]

De Marco A， Petrosillo I， Semeraro T，et al.

The contribution of utility-scale solar energy to the global climate regulation and its effects on local ecosystem services

［J］.Global Ecology and Conservation，2014，2：324-337.

Yan L G， Xia X， Zhou F Q，et al.

A development study for Chinese large scale renewable energy source base and technology

［J］.Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy，2007，26（1）：13.

[本文引用: 2]

Semeraro T， Scarano A， Santino A，et al.

An innovative approach to combine solar photovoltaic gardens with agricultural production and ecosystem services

［J］.Ecosystem Services，2022，56：101450.

[本文引用: 1]

乔慧.

光伏电站风沙运动特征及植被恢复对土壤的影响

［D］.呼和浩特：内蒙古农业大学，2024.

[本文引用: 4]

Beattie N S， Moir R S， Chacko C，et al.

Understanding the effects of sand and dust accumulation on photovoltaic modules

［J］.Renewable Energy，2012，48：448-452.

[本文引用: 2]

Goudie A S， Middleton N J.Desert Dust in the Global System［M］.Berlin，Germany：Springer，2006：13-31.

[本文引用: 1]

Jiang H， Lu L， Sun K.

Experimental investigation of the impact of airborne dust deposition on the performance of solar photovoltaic （PV） modules

［J］.Atmospheric Environment，2011，45（25）：4299-4304.

[本文引用: 1]

Elminir H K， Ghitas A E， Hamid R，et al.

Effect of dust on the transparent cover of solar collectors

［J］.Energy Conversion and Management，2006，47（18/19）：3192-3203.

[本文引用: 1]

Zhao M Z， Yu R， Chang C，et al.

Effect of sand and dust shading on the output characteristics of solar photovoltaic modules in desertification areas

［J］.Energies，2023，16（23）：7910.

[本文引用: 1]

Al-Addous M， Dalala Z， Alawneh F，et al.

Modeling and quantifying dust accumulation impact on PV module performance

［J］.Solar Energy，2019，194：86-102.

[本文引用: 1]

Shi C， Yu B， Liu D，et al.

Effect of high-velocity sand and dust on the performance of crystalline silicon photovoltaic modules

［J］.Solar Energy，2020，206：390-395.

[本文引用: 1]

秦一凡.

大型荒漠光伏开发对局地微气候-土壤-植被的影响研究

［D］.西安：西安理工大学，2022.

[本文引用: 5]

Amin A， Wang X， Alroichdi A，et al.

Designing and manufacturing a robot for dry-cleaning PV solar panels

［J］.International Journal of Energy Research，2023，2023（1）：7231554.

[本文引用: 2]

Wu Y， Du J， Liu G，et al.

A review of self-cleaning technology to reduce dust and ice accumulation in photovoltaic power generation using superhydrophobic coating

［J］.Renewable Energy，2022，185：1034-1061.

[本文引用: 1]

Uldrijan D， Kováčiková M， Jakimiuk A，et al.

Ecological effects of preferential vegetation composition developed on sites with photovoltaic power plants

［J］.Ecological Engineering，2021，168：106274.

[本文引用: 1]

Jia L Q， Chen X J， Jia T，et al.

Motivation of desert to oasis：photovoltaic power generation and carbon neutrality

［J］.China Geology，2023，6（2）：361-364.

[本文引用: 2]

杨若婷，牛清河，屈建军，等.

青海共和盆地固定支架式光伏阵列对阵内风场的影响

［J］.中国沙漠，2022，42（5）：114-121.

[本文引用: 1]

赵春黎，马文勇，张雅京，等.

不同尺度下光伏电站的生态效应探讨

［J］.生态学报，2024，44（23）：1-10.

[本文引用: 6]

王怡雯，马瑶瑶，史培军，等.

干旱区光伏电站运营对局地生态环境的影响

［J］.干旱区研究，2024，41（8）：1423-1433.

王涛，王得祥，郭廷栋，等.

光伏电站建设对土壤和植被的影响

［J］.水土保持研究，2016，23（3）：90-94.

鲍平安，季波，孙果，等.

光伏电站建设对植物群落与土壤特征的影响

［J］.草业学报，2024，33（12）：23-33.

[本文引用: 1]

全勇，吴建高，陈艳，等.

风向角和倾角对光伏阵列风荷载的影响

［J］.太阳能学报，2024，45（1）：25-31.

[本文引用: 1]

Xu A， Ma W， Yuan H，et al.

The effects of row spacing and ground clearance on the wind load of photovoltaic （PV） arrays

［J］.Renewable Energy，2024，220：119627.

[本文引用: 1]

Xia Z， Li Y， Zhang W，et al.

Solar photovoltaic program helps turn deserts green in China：evidence from satellite monitoring

［J］.Journal of Environmental Management，2022，324：116338.

[本文引用: 3]

Li W， Jia X.

Ground control issues on photovoltaic power generation facilities construction in coal sinkhole region

［J］.Procedia Engineering，2017，191：98-103.

[本文引用: 1]

熊光东，宋培柱，谭绍鑫，等.

陕北地区光伏发电与采煤沉陷区的综合治理分析

［J］.中国资源综合利用，2023，41（12）：219-221.

Zhang Z， Wang Q， Liu Z，et al.

Renew mineral resource-based cities：assessment of PV potential in coal mining subsidence areas

［J］.Applied Energy，2023，329：120296.

[本文引用: 1]

贾瑞庭，袁立敏，蒙仲举.

植物措施对沙漠光伏电站土壤的改良效应

［J］.中国农业科技导报，2023，25（10）：182-188.

[本文引用: 2]

Bao T， Li Z， Pu O，et al.

Near-Ground wind field characteristics of tracking photovoltaic systems based on field measurements

［J］.Solar Energy，2024，280：112851.

[本文引用: 1]

张呈春，张维福，展秀丽，等.

腾格里沙漠光伏阵列对气流场和风沙流的扰动作用

［J］.水土保持通报，2024，44（4）：55-65.

[本文引用: 2]

陈曦，高永，翟波，等.

沙区光伏电场的风沙流输移特征

［J］.干旱区研究，2019，36（3）：684-690.

[本文引用: 1]

贾瑞庭.

沙区光伏电站不同植被恢复措施对土壤理化性质的影响

［D］.呼和浩特：内蒙古农业大学，2022.

[本文引用: 4]

崔永琴，冯起，孙家欢，等.

西北地区光伏电站植被恢复模式研究综述

［J］.水土保持通报，2017，37（3）：200-203.

[本文引用: 2]

陈强，迟洪明，丁伟，等.

腾格里沙漠南缘大型光伏基地植被保护和生态修复的理论与对策

［J］.中国沙漠，2024，44（5）：123-132.

[本文引用: 1]

Mai F J， Bai R L.

Discussion on PV desertification control scheme

［J］.Solar Energy，2023（1）：30-34.

[本文引用: 5]

卢霞.

荒漠戈壁区光伏电站建设的环境效应分析

［D］.兰州：兰州大学，2013.

[本文引用: 2]

Shen W， He J， Yao S.

Green industrial policy in the post grid parity era：governing integrated solar+ projects in China

［J］.Energy Policy，2021，150：112129.

Yue S， Guo M， Zou P，et al.

Effects of photovoltaic panels on soil temperature and moisture in desert areas

［J］.Environmental Science and Pollution Research，2021，28：17506-17518.

肖建华，司建华，刘淳，等.

沙漠能源生态圈概念、内涵及发展模式

［J］.中国沙漠，2021，41（5）：11-20.

[本文引用: 1]

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，2023，45（1）：239-247.

[本文引用: 5]

王祯仪，汪季，高永，等.

光伏电站建设对沙区生态环境的影响

［J］.水土保持通报，2019，39（1）：191-196.

[本文引用: 5]

郭彩贇，韩致文，李爱敏，等.

库布齐沙漠生态治理与开发利用的典型模式

［J］.西北师范大学学报（自然科学版），2017，53（1）：112-118.

[本文引用: 7]

蔺宝军，张芮，高彦婷，等.

西北地区高效节水灌溉技术发展现状及对策

［J］.水利规划与设计，2019（3）：29-33.

[本文引用: 2]

Jia C， Liu Y， He H，et al.

Formation of litter crusts and its multifunctional ecological effects in a desert ecosystem

［J］.Ecosphere，2018，9（4）：e02196.

[本文引用: 1]

Zhang B， Zhang R， Li Y，et al.

Ignoring the effects of photovoltaic array deployment on greenhouse gas emissions may lead to overestimation of the contribution of photovoltaic power generation to greenhouse gas reduction

［J］.Environmental Science & Technology，2023，57（10）：4241-4252.

[本文引用: 1]

王睿，周立华，陈勇，等.

库布齐沙漠机械防沙措施的防护效益

［J］.干旱区研究，2017，34（2）：330-336.

[本文引用: 2]

Chang Z， Liu S， Fu J，et al.

Effect of desert photovoltaic on sand prevention and control：taking Gansu Gulang Zhenfa photovoltaic DC field as an example

［J］.Earth and Environmental Science，2020，601（1）：012032.

[本文引用: 1]

杨丽薇，高晓清，吕芳，等.

光伏电站对格尔木荒漠地区太阳辐射场的影响研究

［J］.太阳能学报，2015，36（9）：2160-2166.

[本文引用: 1]

高晓清，杨丽薇，吕芳，等.

光伏电站对格尔木荒漠地区空气温湿度影响的观测研究

［J］.太阳能学报，2016，37（11）：2909-2915.

[本文引用: 1]

Wu Z， Hou A， Chang C，et al.

Environmental impacts of large-scale CSP plants in northwestern China

［J］.Environmental Science：Processes & Impacts，2014，16（10）：2432-2441.

[本文引用: 2]

Liu Y， Zhang R Q， Ma X R，et al.

Combined ecological and economic benefits of the solar photovoltaic industry in arid sandy ecosystems

［J］.Journal of Cleaner Production，2020，262：121376.

[本文引用: 4]

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.

[本文引用: 4]

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.

[本文引用: 3]

张建新，郑大玮，李芬，等.

集雨农业雨水利用转化效率及其提高途径分析

［J］.干旱地区农业研究，2008（3）：198-204.

[本文引用: 1]

殷代英，马鹿，屈建军，等.

大型光伏电站对共和盆地荒漠区微气候的影响

［J］.水土保持通报，2017，37（3）：15-21.

[本文引用: 2]

王健，桑长青，何清.

塔克拉玛干沙漠公路中段两侧不同下垫面的小气候分析

［J］.中国沙漠，2003，23（5）：101-104.

[本文引用: 1]

王涛.

光伏电站建设对靖边县土壤、植被的影响研究

［D］.西安：西北农林科技大学，2016.

[本文引用: 3]

赵鹏宇.

光伏电板对地表土壤颗粒及小气候的影响

［D］.呼和浩特：内蒙古农业大学，2016.

[本文引用: 1]

尹也泽，张栋.

光伏发电的环境影响

［J］.团结，2020（2）：26-30.

[本文引用: 1]

Chang Z F， Liu S Z， Zhu S J，et al.

Ecological functions of PV power plants in the desert and gobi

［J］.Journal of Resources and Ecology，2016，7（2）：130-136.

[本文引用: 1]

张琳琳，赵晓英，原慧.

风对植物的作用及植物适应对策研究进展

［J］.地球科学进展，2013，28（12）：1349-1353.

[本文引用: 1]

赵名彦，李芳然，崔利强，等.

生态脆弱地区光伏电站建设的环境效应分析

［J］.科技创新与应用，2015（26）：22-23.

[本文引用: 1]

石涛，蒙仲举，崔向新，等.

库布齐沙漠光伏电站内芦苇沙障的防风固沙效益

［J］.水土保持通报，2020，40（5）：166-171.

[本文引用: 2]

Li S Y， Tang Q L， Lei J Q，et al.

An overview of non-conventional water resource utilization technologies for biological sand control in Xinjiang，Northwest China

［J］.Environmental Earth Sciences，2015，73（2）：873-885.

[本文引用: 1]

钱亦兵，徐新文，雷加强，等.

新疆两大沙漠线形工程区生物防护体系建设的环境对比

［J］.干旱区资源与环境，2004，18（3）：33-37.

[本文引用: 1]

苑森朋.

毛乌素沙地光伏项目施工迹地风蚀防治的植物措施配置与效益分析

［D］.西安：西北农林科技大学，2016.

[本文引用: 1]

Cai J， Meng Z， Meng R，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.

[本文引用: 1]

赵晶，郝孟婕，王清宇，等.

不同植被恢复模式下光伏电站土壤有机碳储量分布特征

［J］.浙江农林大学学报，2021，38（5）：1033-1039.

[本文引用: 2]

孙德亮，张凤太.

基于DPSIR-灰色关联模型的重庆市土地生态安全评价

［J］.水土保持通报，2016，36（5）：191-197.

[本文引用: 1]

杨亚辉，赵文慧，木热提江·阿不拉，等.

不同植被对土壤理化性质影响：以王东沟小流域为例

［J］.水土保持通报，2016，36（1）：249-252.

[本文引用: 1]

Ma S， Liu J H， Zhang P，et al.

Characterizing the development of photovoltaic power stations and their impacts on vegetation conditions from landsat time series during 1990-2022

［J］.Remote Sensing，2023，15（12）：3101.

[本文引用: 1]

Hernandez R R， Easter S B， Murphy-Mariscal M L，et al.

Environmental impacts of utility-scale solar energy

［J］.Renewable & Sustainable Energy Reviews，2014，29：766-779.

[本文引用: 1]

Li Y， Kalnay E， Motesharrei S，et al.

Climate model shows large-scale wind and solar farms in the Sahara increase rain and vegetation

［J］.Science，2018，361（6406）：1019-1022.

[本文引用: 2]

邴丹珲，谈嫣蓉，陈文业，等.

我国沙障的研究进展与应用综述

［J］.中国水土保持，2023（7）：37-40.

[本文引用: 1]

张华，李锋瑞，张铜会，等.

春季裸露沙质农田土壤风蚀量动态与变异特征

［J］.水土保持学报，2002，16（1）：29-32.

[本文引用: 1]

薛博，袁立敏，黄海广，等.

沙障对风蚀坑种子库特征的影响研究

［J］.内蒙古林业科技，2020，46（3）：13-18.

[本文引用: 1]

Xue F Y， Gao C M.

Factor analysis of afforestation efficiencies of Populus opea and Salix psammophila in Hobq Desert，Inner Mongolia

［J］.Arid Land Geography，2008，31（2）：264.

[本文引用: 1]

赵哈林，李瑾，周瑞莲，等.

强风沙流吹袭对樟子松幼苗生长特性及其逆境生理特征的影响

［J］.生态学杂志，2015，34（4）：901-906.

[本文引用: 1]

常金宝.

沙柳幼苗光合、蒸腾强度日动态变化及影响因素

［J］.内蒙古师范大学学报（自然科学汉文版），2003，32（4）：17-20.

[本文引用: 1]

闫德仁，石瑾，任建民.

库布齐沙漠东缘沙地植被近自然恢复研究

［J］.内蒙古林业科技，2004（1）：3-5.

[本文引用: 1]

Zhou L， Tian Y， Baidya Roy S，et al.

Impacts of wind farms on land surface temperature

［J］.Nature Climate Change，2012，2（7）：539-543.

[本文引用: 1]

赵春江，杨金焕，陈中华，等.

太阳能光伏发电应用的现状及发展

［J］.节能技术，2007，25（5）：461-465.

[本文引用: 1]

Mercado L M， Bellouin N， Sitch S，et al.

Impact of changes in diffuse radiation on the global land carbon sink

［J］.Nature，2009，458（7949）：1014-1017.

[本文引用: 1]

Araki K， Nagai H， Lee K-H，et al.

Analysis of impact to optical environment of the land by flat-plate and array of tracking PV panels

［J］.Solar Energy，2017，144：278-285.

Wu C， Niu Z， Gao S.

Gross primary production estimation from MODIS data with vegetation index and photosynthetically active radiation in maize

［J］.Journal of Geophysical Research：Atmospheres，2010，115：D12127.

[本文引用: 1]

罗久富，罗忠新，赵世麒，等.

植物叶功能性状对光伏组件遮阴的响应与生态策略

［J］.西部林业科学，2022，51（4）：48-53.

[本文引用: 1]

央广网.

有一种治沙叫“磴口模式”

［EB/OL］.（2024-06-07）［2024-09-01］..

[本文引用: 1]

黄修桥.

灌溉用水需求分析与节水灌溉发展研究

［D］.西安：西北农林科技大学，2005.

[本文引用: 2]

Gaba S， Smith B， Lichtfouse E.Sustainable Agriculture Reviews 28：Ecology for Agriculture［M］.Berlin，Germany：Springer，2018：211-247.

[本文引用: 1]

Assefa S， Tadesse S.

The principal role of organic fertilizer on soil properties and agricultural productivity-a review

［J］.Agricultural Research & Technology，2019，22（2）：556192.

[本文引用: 1]

Brandsma R， Fullen M， Hocking T.

Soil conditioner effects on soil structure and erosion

［J］.Journal of Soil and Water Conservation，1999，54（2）：485-489.

[本文引用: 1]

Stamenković S， Beškoski V， Karabegović I，et al.

Microbial fertilizers：a comprehensive review of current findings and future perspectives

［J］.Spanish Journal of Agricultural Research，2018，16（1）：21.

[本文引用: 1]

刘向，张鹏，刘建全.

无机肥料是青海塔拉滩光伏电站植被恢复过程中的限制性因子

［J］.生物多样性，2022，30（5）：29-36.

[本文引用: 1]

王敏.

“光伏+扶贫+治沙”互补发展初探

［J］.华北电力大学学报（社会科学版），2018（3）：1-10.

[本文引用: 2]

谷鹏，焦燕，杨文柱，等.

不同灌溉方式对农田土壤微生物丰度及通透性的影响

［J］.灌溉排水学报，2018，37（1）：21-27.

[本文引用: 1]

Xu H， Liu J， Qin D，et al.

Feasibility analysis of solar irrigation system for pastures conservation in a demonstration area in Inner Mongolia

［J］.Applied Energy，2013，112：697-702.

[本文引用: 1]

Yu Y， Liu J， Wang H，et al.

Assess the potential of solar irrigation systems for sustaining pasture lands in arid regions：a case study in northwestern China

［J］.Applied Energy，2011，88（9）：3176-3182.

[本文引用: 1]

Argaw N， Foster R， Ellis A.

Renewable Energy for Water Pumping Applications In Rural Villages

［R］.Golden，CO，USA：National Renewable Energy Lab，2003.

[本文引用: 1]

李洁，仝学文.

库布齐沙漠光伏发电提水灌溉控制研究

［J］.绿色科技，2020（6）：254-255.

[本文引用: 1]

王旭，孙兆军，杨军，等.

几种节水灌溉新技术应用现状与研究进展

［J］.节水灌溉，2016（10）：109-112.

[本文引用: 1]

Jahangiri M， Ghaderi R， Haghani A，et al.

Finding the best locations for establishment of solar-wind power stations in Middle-East using GIS：a review

［J］.Renewable & Sustainable Energy Reviews，2016，66：38-52.

[本文引用: 1]

Costanza R， d'Arge R， De Groot R，et al.

The value of the world's ecosystem services and natural capital

［J］.Nature，1997，387（6630）：253-260.

[本文引用: 1]

沈益洲，赵燕妮，秦磊.

乡村振兴背景下光伏发电项目的经济与社会效益评价：以L县为例

［J］.山西农经，2022（13）：133-137.

[本文引用: 1]

Chen X J， Jia L Q， Jia T，et al.

An carbon neutrality industrial chain of "desert-photovoltaic power generation-ecological agriculture"：practice from the Ulan Buh Desert，Dengkou，Inner Mongolia

［J］.China Geology，2022，5（3）：549-552.

[本文引用: 1]

王睿，周立华，陈勇，等.

库布齐沙漠3种沙产业模式的经济效益评价

［J］.中国沙漠，2017，37（2）：392-398.

[本文引用: 3]

马慧.

库布齐荒漠化治理技术产业化研究

［D］.呼和浩特：内蒙古农业大学，2019.

[本文引用: 3]

王迪，乔俊娇，刘兴元.

毛乌素沙地光伏电场光牧耦合模式及其效益分析

［J］.草业科学，2023，41（10）：1-15.

[本文引用: 2]

Bian J， Sun Z， Wang S，et al.

The wind and sand mitigation benefits of solar photovoltaic development in desertified regions：an overview

［J］.Energy Proceedings，2023，37：14-18.

[本文引用: 1]

张娜，于贵瑞，于振良，等.

基于3S的自然植被光能利用率的时空分布特征的模拟

［J］.植物生态学报，2003（3）：325-336.

[本文引用: 1]

董云中，王永亮，张建杰，等.

晋西北黄土高原丘陵区不同土地利用方式下土壤碳氮储量

［J］.应用生态学报，2014，25（4）：955-960.

[本文引用: 1]

王博，包玉海，刘静，等.

库布齐沙漠植被恢复对风沙土壤碳通量与碳储量的影响

［J］.土壤，2022，54（3）：539-546.

[本文引用: 1]

Liang C， Schimel J P， Jastrow J D.

The importance of anabolism in microbial control over soil carbon storage

［J］.Nature Microbiology，2017，2（8）：17105.

[本文引用: 1]

Kindler R， Miltner A， Richnow H-H，et al.

Fate of gram-negative bacterial biomass in soil：mineralization and contribution to SOM

［J］.Soil Biology and Biochemistry，2006，38（9）：2860-2870.

[本文引用: 1]

吴舒尧，黄姣，李双成.

不同生态恢复方式下生态系统服务与生物多样性恢复效果的整合分析

［J］.生态学报，2017，37（20）：6986-6999.

[本文引用: 1]

Zhang Y， Tian Z， Liu B，et al.

Effects of photovoltaic power station construction on terrestrial ecosystems：a meta-analysis

［J］.Frontiers in Ecology and Evolution，2023，11：1151182.

[本文引用: 1]

Dunnett S， Sorichetta A， Taylor G，et al.

Harmonised global datasets of wind and solar farm locations and power

［J］.Scientific Data，2020，7（1）：130.

[本文引用: 1]

孙云成，高巍，吕俊宝.

“双碳”目标下光伏产业发展的新机遇与光伏在能源网络中的运用浅析

［J］.数字通信世界，2023（2）：124-126.

[本文引用: 1]

刘建涛，曹雷，马杰，等.

基于储能系统的用户光伏并网发电系统经济性分析

［J］.太阳能学报，2012，33（11）：1887-1892.

[本文引用: 1]

Breyer C， Bogdanov D， Gulagi A，et al.

On the role of solar photovoltaics in global energy transition scenarios

［J］.Progress in Photovoltaics，2017，25（8）：727-745.

[本文引用: 1]

姚仰平，孙国超，王乃东，等.

双向“锅盖效应”诱发戈壁荒漠长草机制分析

［J］.水利学报，2023，54（11）：1371-1379.

[本文引用: 2]

沈亚楠，仇梦梦，岳耀杰.

中国北方土地沙漠化灾害危险性评价

［J］.干旱区研究，2017，34（1）：174-184.

[本文引用: 1]

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