一块土地可以做很多事情。它可以种植树木和农作物。它可以支撑住家、办公大楼或工厂。它可以是一个停车场。但它不能同时做所有这些事情。必须做出选择。如果住在那里的人没有足够的食物，那么建造世界上最高的公寓楼是没有用的。如果太阳能电池板没有为作物或住宅留出可用空间，那么随处放置太阳能电池板是没有用的。

多任务处理是最近悄悄进入我们词汇表的一个词。计算机可以同时打开多个选项卡，并且仍然可以进行在线聊天。随着世界人口变得越来越稠密，土地也需要承担多项任务。这里有一些例子说明它是如何工作的。

太阳能使土地更具生产力

在威斯康星州，一百万英亩的农田被用来种植玉米，然后将其转化为乙醇。在上周由 Clean Wisconsin 的 Paul Mathewson 和 Nicholas Bosch 发表的一份报告中，研究人员做出了一些惊人的观察。以下是他们的发现介绍。

威斯康星州已经使用超过 1,000,000 英亩的农业用地，以玉米的形式用于生产乙醇的能源生产。与太阳能光伏 (PV) 相比，乙醇是一种效率低得多的能源生产形式。\ 使用能源投资回报 (EROI) 作为衡量标准，太阳能光伏的 EROI 约为 8，而玉米衍生的乙醇约为 1.2 EROI。使用这个指标，太阳能光伏产生的能量中有 88% 流向了社会，而 12% 被生产需求所抵消。

相比之下，玉米乙醇产生的能量有20%流向社会，80%被生产需求所抵消。假设平均 EROI，太阳能光伏每英亩的净能源产量是玉米乙醇的100 到 125 倍[强调]。为实现威斯康星州的无碳目标，采用当今技术的太阳能光伏发电将需要 240,000 至 285,000 英亩的土地。这相当于该州农业用地的 1.7% 至 2.0%，不到目前用于种植乙醇玉米的土地的 1/3。

Clean Wisconsin 说，威斯康星州那 100 万英亩的农田种植用于生产乙醇的玉米，如果改种太阳能农场，其产生的能量是原来的 100 倍。“人们担心我们将停止生产太多的农田来安装太阳能电池板，”马修森在新研究附带的新闻稿中说。“但我们已经在使用大量土地，主要以玉米制成乙醇的形式收获能源。这一分析表明，利用太阳能，我们可以如何使用更少的土地收集更多的能源。”

给我们钱！

在美国的中心地带，种植玉米接近于一种宗教。农民从玉米生产中赚取的钱往往是谋生和破产之间的区别。那么，他们为什么要改变一个已经支付了几代人的账单的系统呢？收入稳定是原因之一。耕作可能很艰难，因为农民永远不知道农场从一年到下一年会赚多少钱。

Clean Wisconsin 的 Amy Barrilleaux 告诉Wisconsin Examiner ，普渡大学 2021 年的一项全国调查称，收到的农民租赁土地用于太阳能发电的报价中，有一半以上的价格为每英亩 750 美元或更高。“玉米每年都在波动，农民的利润因政府支付而变得复杂，但我们的理解是，玉米净利润通常低于每英亩 600 美元，这使得太阳能租赁的低端玉米丰收。”

“为了在农村和城市社区为我们的孩子建设一个更健康的未来，我们迫切需要在威斯康星州开展更多太阳能项目，”Clean Wisconsin 气候、能源和空气项目主任 Chelsea Chandler 说。“这项研究表明，我们可以将目前用于种植玉米的土地的一小部分用于生产乙醇，而是建造太阳能农场，以产生丰富的清洁、本土能源。”

所有这一切的结果是，种植玉米生产乙醇可能对农业收入有利——主要是因为政府补贴——但这对国家来说是一笔糟糕的交易，因为它既浪费又低效。在未来的世界中，效率将成为人类社会的重中之重。在交通运输中，由内燃机提供动力的典型车辆只能将一加仑汽油或柴油中大约四分之一的能量转化为前进动力。在典型的电动汽车中，电池中存储的能量中至少有 80% 会转化为运动。正如电动汽车事半功倍一样，我们的农业也应该如此。

红光、蓝光


我们认为阳光是单一的东西，但它是几种波长的组合，包括人眼看不到的波长。加州大学戴维斯分校的研究人员正在对可见光谱两端的光进行实验。他们的研究表明，蓝光最适合太阳能电池板，而红光最适合种植农作物。“如果我们可以为两者优化土地，为什么 [农业] 必须是零和游戏？”加州大学戴维斯分校副教授 Majdi Abou Najm 问道，他是最近一份报告的合著者。

他解释说，光子具有不同的属性。蓝色的比红色的具有更高的能量，从而产生波长更短、频率更高的光。虽然这为蓝光提供了发电所需的震动，但额外的脉冲也会导致更高的温度。“从植物的角度来看，红色光子是最有效的，”Abou Najm 说。“它们不会让植物感觉很热。”

通过计算机建模，研究人员发现，将红光波应用于植物会增加光合作用和碳同化，同时降低蒸腾作用。换句话说，“作物可以使用更少的水获得相同数量的二氧化碳，”他说。Abou Najim 说，这项研究的主要目标之一是“激励行业创造新一代太阳能电池板。”

但是，有一个缺点。在太阳能电池板下生长的农作物被部分遮荫，这会降低产量——这不是农民想听到的。去年夏天，研究人员在大小相等的小块地块上种植了加工西红柿——萨克拉门托谷的一种常见作物。一个覆盖着红色滤光片，另一个覆盖着蓝色滤光片，而第三个未被覆盖作为对照。

大约四个月后，包括 9 月初创纪录的热浪，这两个经过过滤的地块各自的产量都比未覆盖的地块低三分之一。然而，当按质量分类时——成熟的、未成熟的或“坏的”——控制区占烂番茄数量的两倍。“所以过滤器有助于减少热应激，”并且“减少了一半以上的浪费。”加上发电的价值，净收益将足以弥补收成的减少。通过将作物和太阳能发电放在一起，“当你可以获得 120% 或 140% 的产量时，100% 就变成了一个非常低的数字，”Najm 告诉现代农民。

他认为这种有遮盖的方法是农民建立气候适应能力的一种方式。过滤阳光有助于土壤保持水分并保护农场工人免受强光照射，而较低的蒸腾作用意味着作物需要的水较少。他补充说，通过自己发电，农民可以抵消不断上涨的能源成本，并推动该行业也采用电动设备和车辆。

Abou Najm 说：“到 2050 年，这个星球上的人口将增加 20 亿，我们需要的食物、水和能源比目前多 60%，多 40%，多 50%”。研究需要在变革层面上进行，以满足那些不断膨胀的需求。通过最大化太阳光谱，“我们正在优化一种永无止境的可持续资源。如果一项技术能够开发出这些面板，那么天空就是我们优化的极限。”

外 卖

农业社区有一个流行的神话，即太阳能和农业不能混合。这可能是一种普遍的态度，但这并不意味着它是准确的。人们曾经相信石棉是一种神奇的物质，飞机永远无法飞越海洋而不停下来加油。正如马克吐温曾经说过的那样，“你不知道的事情不会像你所知道的那样伤害你。”

随着人类在为地球上所有人提供食物的同时努力控制全球供暖，太阳能和农业之间的融合将需要发生。这两项研究表明这是如何发生的。

原标题：为什么太阳能与农业是天作之合