Солнечные панели способны не только производить чистую энергию, но и помогать сельскому хозяйству справляться с жарой и нехваткой воды. К такому выводу пришли исследователи Университета Бари, изучив виноградник на юге Италии. Лозы, которые росли под частичным затенением солнечных панелей, дали значительно более крупные гроздья, а их побеги оказались более чем в два раза длиннее, по сравнению с растениями, выращенными под открытым солнцем, передает inbusiness.kz со ссылкой на Good News Network.
Эксперимент провели в итальянском регионе Апулия — на юге страны, который на карте напоминает каблук итальянского "сапога". Здесь летом устанавливается жаркая средиземноморская погода, а интенсивное солнечное излучение создаёт одновременно благоприятные и довольно сложные условия для сельского хозяйства.
Апулия известна производством оливок, помидоров и винограда. Именно здесь учёные решили проверить, сможет ли агровольтаика — технология, при которой сельскохозяйственные культуры выращивают одновременно с производством солнечной энергии — принести пользу виноградным лозам.
Исследователи установили солнечные панели над частью виноградника площадью 2,2 акра. На участке росли восьмилетние виноградные лозы сорта Примитиво, известного также как Зинфандель. Часть растений продолжала расти под полным солнцем, а другая получила частичное затенение от установленных над ними панелей.
До начала эксперимента не было очевидно, окажется ли такое затенение полезным именно для винограда. Лоза нуждается в солнечном свете для фотосинтеза, а количество света напрямую связано с созреванием ягод и накоплением сахара. Однако слишком высокая температура и избыток солнечного излучения также способны создавать для растения серьёзный стресс.
Именно этот баланс и заинтересовал учёных.
Предыдущие исследования агровольтаики на других культурах показывали, что частичное затенение может создавать своеобразный взаимовыгодный эффект. Растения получают защиту от чрезмерного солнечного излучения и могут тратить меньше энергии на борьбу с тепловым стрессом.
Одновременно под панелями сохраняется больше влаги у поверхности почвы. Это особенно важно для регионов с жарким климатом и ограниченными осадками. Более влажная среда может способствовать снижению температуры и самого оборудования, благодаря чему солнечные панели получают небольшое преимущество в эффективности.
Однако главным вопросом оставалось то, как такая система скажется именно на виноградной лозе и её плодах.
Ответ оказался неожиданным.
За время вегетационного периода побеги винограда, росшего под частичным затенением, стали более чем в два раза длиннее побегов растений, находившихся под полным солнцем.
Но ещё более заметная разница проявилась при сборе урожая. Вес каждой грозди с лоз, расположенных под солнечными панелями, оказался почти втрое выше, чем у гроздей с растений, которые росли на открытом солнце.
Изменился не только размер урожая. Химический состав ягод также оказался другим.
Виноград, выращенный под панелями, содержал меньше сахара и больше органических кислот, включая полифенолы. С точки зрения исследователей, это свидетельствует о том, что ягоды развивались в условиях меньшего теплового стресса.
Причина может заключаться в том, что при чрезмерной жаре растение вынуждено направлять значительную часть своих ресурсов на защиту от неблагоприятных условий. При частичном затенении температура снижается, фотосинтез может проходить эффективнее, а растение получает возможность направлять больше энергии на рост и другие метаболические процессы.
Профессор Джузеппе Феррара с кафедры почвоведения, растениеводства и пищевых наук Университета Бари отметил, что результаты особенно важны для жарких и сухих регионов.
"Безусловно, это относится к виноградной лозе, особенно в жарком и сухом климате, таком как Апулия летом", — сказал Феррара.
По его словам, аналогичные результаты можно ожидать и для других сельскохозяйственных культур, если они выращиваются в схожих климатических условиях.
"Мы считаем, что аналогичные результаты можно ожидать и для других видов растений при сопоставимых климатических условиях, однако всегда необходимо учитывать устойчивость изучаемого растения к затенению", — подчеркнул учёный.
Последнее уточнение имеет принципиальное значение. Полученные в Апулии результаты не означают, что солнечные панели одинаково полезны для всех виноградников и всех сортов. Растения по-разному реагируют на уменьшение солнечного освещения, а климатические условия в разных винодельческих регионах могут существенно отличаться.
Для юга Италии одним из ключевых преимуществ агровольтаики может стать экономия воды. В условиях ограниченного количества осадков орошение сельскохозяйственных земель становится всё более сложной задачей. Частичная тень позволяет снизить потребность растений в воде, поскольку влага медленнее испаряется из почвы и растения меньше страдают от жары.
Для фермеров это может означать сразу несколько преимуществ. Снижение потребности в орошении способно уменьшить нагрузку на подземные воды и другие местные источники, а также сократить расходы на электроэнергию и эксплуатацию систем полива.
При этом земля продолжает выполнять сразу две функции: на ней выращивается сельскохозяйственная продукция и производится солнечная энергия.
Именно в этом заключается главный потенциал агровольтаики. Фермеру не обязательно выбирать между урожаем и солнечной энергетикой — при правильной конструкции установки эти направления могут дополнять друг друга.
Но итальянские специалисты предупреждают: универсальной схемы для всех регионов не существует.
Феррара и его коллеги указывают, что некоторые винодельческие территории Италии могут не получить такой же положительный эффект. В частности, речь идёт о виноградниках, расположенных на мореных почвах в районе итальянских озёр. Климат там отличается от условий Апулии, поэтому дополнительное затенение может не дать растениям тех преимуществ, которые наблюдались на юге страны.
Таким образом, ключевым фактором становится не сама установка солнечных панелей, а правильное сочетание технологий с особенностями конкретного региона, сорта винограда, температуры, влажности и доступности воды.
Результаты эксперимента особенно интересны на фоне изменения климатических условий. Для многих традиционных винодельческих регионов повышение температуры и сокращение доступности воды становятся всё более серьёзными проблемами. Слишком сильная жара способна влиять не только на урожайность, но и на химический состав ягод, включая содержание сахара и кислот.
Агровольтаика потенциально позволяет одновременно смягчить воздействие жары и получать дополнительную продукцию — электроэнергию. В случае с Апулией эксперимент показал, что такая комбинация способна дать ещё один результат: существенно увеличить массу виноградных гроздей.
При этом речь идёт не о простом увеличении количества солнечных панелей над полем. Их расположение, высота, плотность и степень создаваемой тени должны соответствовать потребностям растений. Слишком сильное затенение может привести уже к противоположному эффекту.
Именно поэтому исследователи подчёркивают необходимость учитывать устойчивость каждого вида и сорта к затенению. То, что оказалось эффективным для Примитиво в жаркой Апулии, не обязательно даст такой же результат в другом регионе.
Исследование также показывает, что агровольтаика постепенно выходит за рамки экспериментов с обычными полевыми культурами. Теперь внимание учёных всё больше привлекают культуры, для которых особенно важны температура, водный режим и качество урожая.
Для виноградарства это особенно актуально. Виноград является культурой с очень долгой историей выращивания, а его сорта на протяжении столетий адаптировались к конкретным природным условиям.
В Италии виноградарство насчитывает несколько тысяч лет. Первые свидетельства выращивания винограда на Апеннинском полуострове относятся ещё к бронзовому веку. В разные исторические периоды на развитие виноградарства влияли этруски, греки, римляне и многие последующие поколения земледельцев.
За это время виноградные сорта постоянно менялись, совершенствовались и приспосабливались к новым условиям. Теперь очередной этап этой многовековой истории связан уже с современными энергетическими технологиями.
Эксперимент Университета Бари показывает, что солнечная энергетика может стать не конкурентом сельскому хозяйству за землю, а его дополнительным инструментом. В жарких и засушливых регионах панели способны одновременно производить электричество и создавать более мягкий микроклимат для растений.
Читайте по теме:
Суперкомпьютер поможет прогнозировать паводки и засухи в Казахстане
