光伏板下中药材种植模式与应用成效分析
光伏电站通常以地面光伏形式体现，主要是在土地上安装光伏装置以实现发电功能。由于该形式对土地资源的需求量较大，与传统农业在土地、光照等方面存在竞争关系，可能会对农业产量及农业的可持续发展造成不利影响。鉴于此，为积极响应国家清洁能源发展战略，同时确保农业生产效率不受影响，农光互补模式日益受到关注与重视。农光互补是指在开展光伏发电的土地上同步进行农业生产活动；光伏板架设于土地上方，不仅可以有效保护农作物免受极端天气的侵害，而且能降低土壤水分蒸发率
2022年，湖北省人民政府印发的《湖北省能源发展“十四五”规划》提到，大规模发展光伏发电、风电，积极推进“光伏+”发展模式，建设一批光伏+农业（养殖、种植）项目。江汉平原地区作为长江与汉江冲积形成的低平沃土，河网密布，湖泊众多，土壤以肥力较高的冲积土和水稻土为主，这一地理位置与土壤条件造就了其“鱼米之乡”的农业优势地位。然而，该地区长期面临洪涝与干旱交替出现、土壤退化（酸化、盐渍化）及湿地萎缩等问题。因此，该研究聚焦于湖北省荆州市江汉平原地区的光伏产业用地，深入剖析农光互补模式的具体实施过程，旨在为“光伏+农业”的发展提供实践参考。
湖北省作为中国中部地区农业大省与清洁能源示范基地，在推进现代农业与绿色能源融合发展的过程中，探索形成了光伏露地模式、光伏大棚模式等多元化农光互补发展路径。其中，该光伏基地采用光伏露地复合利用模式。该模式通过科学的空间布局规划与农业技术创新，构建了“上光下农”的立体生产体系。
光伏设施的遮阴特性会削弱作物的光合作用，降低土壤的蒸腾作用；同时，光伏板的清洗用水能够增加土地的水分含量
江汉平原地区具有丰富的水资源，但光伏板下的农田处于遮阴状态，接收的光照量较正常情况低。若要确保作物产量与质量达到预期水平，必须严格筛选适宜农光互补模式的作物种类，如喜阴喜湿的经济作物等。
该基地选取道地药材半夏和湿生植物石菖蒲进行种植。
半夏可燥湿化痰、降逆止呕、消痞散结，主要化学成分包括生物碱类、有机酸类、挥发油类等
石菖蒲可开窍豁痰、醒神益智、化湿开胃
由此可见，选取半夏和石菖蒲作为湖北省荆州市的农光互补作物，适应当地的地理气候条件及生态环境，且二者与农光互补模式的作物习性匹配度高。
荆州市光伏基地构建了以政府、光伏企业、村庄和农户等主体为核心的经营模式。其政府发挥主导作用，开展招商引资工作，与光伏企业达成合作意向，推动光伏发电项目的落地实施；光伏企业提供技术、材料及专业人员支持，与各方共建光伏发电基地；村庄整合光伏项目所需的土地资源，为村民开辟增收渠道；农户能够以较低价格申请并租赁光伏板下的土地种植农作物，从而获取收益。由此，基地创建了“三金农民”培育机制：农户通过土地流转获得租金、参与种植管理工作赚取薪金、凭借合作社分红获得股金。政府通过这一系列举措，使该基地带动周边农户转型为现代农业产业工人。
在此模式下，“政企村农”紧密协作，形成了一个有机整体。政府加快建设新型清洁能源体系，为能源资源安全提供了保障；高新技术光伏企业为国家绿色发展战略实施贡献了力量，也提升了自身在市场上的竞争力；乡村地区向能源绿色转型发展，有力促进了乡村振兴，提升了农村用能质量；农户实现了保就业、增效益、增收入的目标，其收入规模和渠道不断拓展，为乡村繁荣发展助力。
湖北省生物科技有限公司构建了“三维立体开发”体系，在清洁能源与道地药材产业融合领域形成示范效应。在技术层面，项目采用“光伏阵列+道地药材”集成解决方案，根据药材需光特性定制化设计光伏系统，按照光伏板设计方向，布局板下土地种植方式，将光板组件最低点抬升至2.5 m，使透光率动态调节范围扩大至25%～60%。
该基地所在区域主要是平原地区，光伏发电板的阵列下边沿距离地面2.5 m，上边沿距离地面3.3 m，阵列水平方向上的宽度为2.7 m，光伏组件采用17°倾斜角安装固定；同列立柱间距约5.1 m，总长度约86 m，前后排立柱间距为4.5 m；阵列板下田地垄宽为80 cm，每垄间距10 cm；大块田地之间有深排水沟，水沟宽5 m、深2 m，用于保障石菖蒲、半夏种植过程中土壤水分。
半夏作为一年生作物，每年3月份种植，9—10月份采收。在半夏种植过程中，土地耕作、播种、灌溉、施肥等作业均由农耕机器来完成，这为农户带来可观的生产效益。在此过程中需重点关注半夏种植的排水问题，可在光伏板边缘垂直方向挖掘排水系统。
石菖蒲作为多年生植物，一般生长3 a以上；采用分株种植，春季种植，株行距20 cm×30 cm；保持土壤湿润但不积水，采用间歇性浅水灌溉（水深3～5 cm），雨季及时排水防止烂根，干旱及时灌溉补水。
在光伏板下30%～50%的遮阴环境中，半夏块茎生物碱含量较全光照环境中有所提高，每667 m2产鲜品达500 kg，较传统种植方式增产40%，且病虫害发生率下降62%。石菖蒲采用光伏架下湿地栽培模式，利用组件背面冷凝水收集系统营造微湿地环境，避免阳光直射，使挥发油含量提升，实现“光伏发电—水分循环—药材提质”三重增益效果。
在社会效益维度，该项目构建了“政府引导+企业运营+村集体入股+农户参与”的四维合作机制。地方政府提供土地流转政策支持及配套设施，企业负责投入进行专业化开发运营，村庄通过集体建设用地作价入股获得持续分红，周边农户通过“土地租金+务工工资+技术培训”三重收益体系实现增收。这一模式带动了当地的就业；项目创新“光伏板下经济”，激活了乡村闲置土地资源，使原本每667 m2产值不足1 000元的边际土地产值提升至8 000元，土地复合利用率达150%，为乡村振兴提供了可量化的实践样板。
在生态效益维度，光伏阵列能够减少地表水分蒸发量达38%，降低板下区域温度2～3℃，形成“光伏绿岛”效应。此外，该项目每年每667 m2的固碳量达2.3 t。凭借这些突出的生态效益，该项目成功入选湖北省生态产品价值实现机制试点项目。
该项目通过产业链重构，产生了多重价值。这种创新模式突破了传统光伏电站仅具备发电功能的局限，借助空间的立体化利用，构建了“板上绿色发电、板下生态种植”的循环产业体系。这一体系充分彰显了新能源革命与乡村振兴战略之间的协同效应，为长江经济带的农业绿色发展提供了可复制、可推广的示范模式，真正实现了经济效益、社会效益与生态效益的和谐统一。
光伏板下种植模式旨在提高土地利用效率，提升单位土地面积的产量。该模式主要采用“光伏能源+农业种植”的方式，创新性地优化土地空间利用，形成上层光伏发电、下层农业种植的垂直空间布局。在作物选择方面，考虑江汉平原地区的水土实际情况，筛选出适合板下种植的半夏、石菖蒲。实践发现，这2种药材在30%～45%的遮阴环境下，光合速率较全光照条件大幅提升，每667 m2产量是传统种植模式的1.2倍，成功攻克了“光伏板下作物低产低质”的行业难题。
目前，清洁电力供应模式以单一生产模式为主，如风能发电模式、太阳能发电模式、水能发电模式等。该基地目前采用的是单一太阳能资源的能源产出模式，若能拓展多能互补系统，则有利于提升发展质量和效益。以湖北省为例，当地已有农风光互补光伏发电项目，该项目涵盖了农光互补、风光互补两部分内容，并且根据季节分两季种植大豆与小麦
半夏和石菖蒲还可采用光伏大棚模式种植。光伏大棚是在大棚的顶部铺设光伏发电板，将太阳能转化为电能
农光互补模式作为“双碳”战略与乡村振兴战略协同推进的创新实践，其通过光伏发电与现代农业的深度融合，开创了“一地多用、光农协同”的集约化发展新范式。在我国推进农业农村现代化的战略布局下，光伏农业正加速形成“清洁能源+智慧农业+生态治理”三位一体的发展格局，且展现出多重战略价值：其一，通过立体开发模式实现土地资源复合利用，破解耕地保护与能源安全的结构性矛盾；其二，以可再生能源供给驱动农业设施升级，构建低碳循环的现代农业产业体系；其三，依托“光伏+农业”多元业态，培育乡村经济新增长极。采用该模式可有助于走出一条生产发展、生态良好的文明发展道路，为全面推进乡村振兴、建设美丽中国注入绿色动能。