2024, Vol. 45
2. 中国科学院西北生态环境资源研究院，冰冻圈科学国家重点实验室，兰州 730000;
3. 中国科学院西北生态环境资源研究院，沙漠与沙漠化重点实验室，兰州 730000
2. State Key Laboratory of Cryospheric Science, Northwest Institute of Eco-Environment and Resources, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China;
3. Key Laboratory of Desert and Desertification, Northwest Institute of Eco-Environment and Resources, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China
太阳能作为一种清洁可再生能源, 是替代石油、天然气和煤炭等传统能源最为理想的能源类型之一[1].光伏发电原理是根据“光生伏特效应”将太阳辐射能转化为电能, 是一种新型太阳能利用模式[2].目前, 全球光伏发电总装机容量已超过1 000 GW, 约占全球发电总装机容量份额的1%[3].仅2021年全球光伏发电装机容量已达175 GW, 预计到2100年光伏发电在全球电力供应的占比将达到20% ~ 29%, 因此光伏发电对于加快形成清洁能源利用新格局和双碳目标的实现具有重要战略意义[4, 5].传统能源的过度消耗导致严重的能源危机和温室效应, 而使用可再生能源代替化石燃料能够有效减排降碳, 进而缓解气候危机[6].为应对气候变暖、臭氧层空洞和生物多样性锐减等全球性挑战, 各国正致力于光伏发电等清洁可再生能源技术的开发与利用[7].根据国际能源署（IEA）的报告, 以上清洁能源利用将可减少70%的全球碳排放量[8].
目前, 我国可再生能源事业发展迅速, 包括光伏发电在内的新能源将成为我国实现能源结构优化与“双碳”目标的主力军, 并且在各类陆地生态系统中均有分布（图 1）[9].我国北方地区普遍具有日照时间长、太阳辐射强和地势相对平坦等建设集中式光伏电站的优势区位条件[10].北方沙漠和戈壁等可能是今后一段时期我国集中式光伏电站建设的重点区域.但这些地区往往原生植被生长情况较差, 属于生态脆弱区, 而且目前正面临着人类活动加剧和气候变化的双重压力[11].集中式光伏电站大范围覆盖地球表面, 改变地表形态, 导致土地利用发生变化, 影响局地辐射条件和地表能量平衡；而光伏电站也可能在建设中和建设后对局地微气候和植物、动物与微生物的生长、活动以及生命周期产生不同程度影响, 并最终导致固碳潜力等生态系统功能发生改变[12, 13].研究光伏电站的综合生态环境效应对于全球和我国快速推进光伏电站建设过程中的选址确定、环境影响评估及生态修复技术开发等均具有重要意义.
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地图基于自然资源部标准地图服务网站GS（2020） 4619标准地图制作, 底图无修改 图 1 2020年中国集中式光伏电站分布示意 Fig. 1 Distribution of China's centralized photovoltaic power stations in 2020 |
光伏电站中的光伏组件可以改变扩散辐射与直接辐射的比例, 而植物光合速率会受到光合有效辐射的影响[14]；因此, 光合有效辐射的减少可能会导致光伏组件下植物的光合速率降低[15, 16].然而, 这取决于所在地的光合有效辐射通量.在一些光合有效辐射较高并存在光抑制和光损伤的地区[17], 由光伏组件导致的光合有效辐射降低反而有利于植物光合作用, 从而提高植物生产力.光伏电站内较高的植物生产力可以使更多的凋落物进入到土壤中去参与生态系统物质循环, 并直接影响土壤微生物动态和间接影响动物群落分布[18].
此外, 光伏组件还可能降低土壤温度[19], 提高土壤含水率[6], 导致土壤理化环境发生改变[20].土壤温湿度一方面影响植物生产力和生物多样性, 同时又受到植被变化的反馈作用影响[21].此外, 光伏组件导致的土壤理化环境因子变化, 还会影响土壤有机质组成、团聚体结构和矿物保护机制等, 共同影响生态系统碳固存功能（图 2）.
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图 2 光伏电站生态效应示意 Fig. 2 Schematic diagram of the ecological impacts of photovoltaic power stations |
生态系统固碳能力是陆地生态系统最重要的功能之一, 并且土壤有机碳是陆地生态系统碳库最重要的组分[22, 23].在区域尺度上, 光伏组件以其独特构造能够显著改变光照、温度和湿度等微气候条件, 进而引起地上植物群落、地下生物类群和土壤生物化学过程等一系列变化.上述过程既影响土壤有机碳的输入和输出, 也影响土壤有机碳的生物地球化学循环稳定机制.以上因素整合在一起, 共同影响生态系统服务功能, 包括调节气候、防风固沙、固碳释氧、养分循环和生境改善等（图 2）.因此, 预测光伏电站对生态环境及生态系统功能产生影响的直接或间接途径成为当前研究的重点方向.
近年来, 有关光伏电站对生态环境影响的讨论备受关注.光伏电站对环境因子影响的研究主要集中在地表太阳辐射、空气温湿度、风速和风向等方面[24], 关于光伏电站如何影响地表植物多样性、动物分布、微生物活性和土壤碳排放等方面并未取得一致的研究结论.通过回顾近20年来国内外光伏电站生态效应研究的相关文献, 综述光伏电站建设对微气候、土壤、植物和动物等因子的影响强度和方向, 以及对陆地生态系统功能的潜在影响, 旨在为评估光伏电站对生态系统多功能性的影响, 并为光伏电站建设的未来发展提出可能关注的研究方向.
1 光伏电站对局地微气候的影响集中式光伏电站能够有效影响地表反照率、地表辐射强迫[25]和下垫面陆面参数特征[26], 进而对空气能量传递过程产生影响, 导致地表太阳辐射、空气温湿度、风速和风向等微气候因子发生变化.目前, 关于光伏电站对微气候影响的研究主要来自于野外实地观测、卫星遥感和模型分析.
1.1 地表太阳辐射光伏发电不同于传统能源发电, 通常不会产生温室气体或其他有毒有害废气；但是光伏阵列在进行能量转化的同时会对局地地表辐射分配过程产生干扰, 进而影响站内和周边区域的温度、湿度等气候条件[27].太阳短波辐射到达地表后, 一部分会被地表吸收, 一部分会被反射回大气中, 剩余部分以感热和潜热的形式重新辐射[24].因此, 大面积的光伏电站会在表面形成暗区, 减少地表反照率[28], 降低来自光伏组件下方土壤的直接短波和长波辐射通量[29].青海共和荒漠光伏电站的研究显示, 站内与站外辐射各分量日变化特征明显, 夏季站内的向上短波辐射低于站外, 而冬季则相反；总体上站内年均向上短波辐射低于站外[30].在美国红石光伏电站的观测数据表明, 站内吸收的净短波辐射增加, 加之光伏组件自身的属性和特殊结构, 引起站内感热通量较周边区域明显增加[29].
1.2 空气温湿度不同地点的光伏电站所处环境条件和下垫面特征有所区别, 因此不同地点温度和相对湿度对光伏电站产生的响应各不相同[31].此外, 地表不同类型植被所引起的感热、潜热情况各有差别, 多种因素综合导致陆表能量变化过程产生差异[28].在荒漠地区, 光伏电站总体上能够起到增加空气温度和降低空气湿度的效应.这是由于空气具有比热容低的特性, 在光伏组件接收太阳辐射的过程中, 一部分能量被空气分子吸收, 因此具有增温降湿的效应.有研究表明, 光伏组件的架设会在地表产生“热岛效应”, 使局地气候变暖[29, 32].目前, 关于大规模光伏装置产生“热岛效应”的观点包括：①光伏组件具有遮阴作用, 因此能够减少地表土壤吸热并影响光伏组件下方植物的蒸腾作用[33]；②光伏组件虽然厚度较薄且单位面积热容量较小, 但其能够同时向上和向下散发热辐射, 因此站内温度通常高于站外, 且此效应在白天更为明显；③光伏组件吸收或反射地表的长波辐射, 阻碍地表在夜间的冷却过程[34].与此同时, 有研究发现光伏组件可能因光伏阵列安装倾角或者微地貌特征不同而形成“冷岛效应”[35, 36].在干旱戈壁地区, 以甘肃酒泉东洞滩光伏电站为例, 研究表明光伏组件具有遮阴作用和对降水再分配的作用, 且集群化光伏组件的架设能缓解地表水分蒸散, 有效降低地表温度, 导致空气相对湿度增加, 局地降水增多, 最终使微气候更为湿润[37].
光伏电站还会影响空气温湿度的日夜变化[38].Armstrong等[19]发现光伏电站会导致空气温度和湿度的日变化幅度均有不同程度的降低.有研究表明白天站内等效气温低于站外, 对于局地空气具有降温效应, 但在夜晚则具有保温效应[24].这是因为光伏电板自身会与环境发生热传递, 在傍晚时空气温度会产生时滞效应, 进而导致电站内空气温度仍然稍高于电站周边环境[39].观测数据表明, 相较于电站外, 美国图森光伏电站内距地面2.5 m处的年平均气温增高2.4℃, 其中夜间升温幅度为3 ~ 4℃[34].此外, 夜间光伏电站内气温值也可能低于站外, 这可能是受到白天站内外地表能量收支差异的影响[27].光伏电站对空气温湿度的季节性变化动态也会产生影响[38].来自草原生态系统的案例表明：夏季光伏电板遮阴区比未遮阴区和周边区域的温度低约5℃, 同时空气相对湿度降低；而冬季未遮阴区比遮阴区和周边区域的温度低约1.7℃[19].
1.3 风速和风向光伏组件安装后会显著改变当地原有风速廓线特点, 进而对近地面风速产生影响.有研究表明, 当大气层处于中性层结条件下, 近地面风速与高度关系基本上满足对数变化规律；同时近地面粗糙度是对数风速廓线的重要参量, 反映出风速与下垫面形态结构的关系[40].因此, 在不同地区安装光伏组件的倾斜角度和偏转角度要求有所不同, 通常而言纬度越高则光伏组件倾斜角越大, 而偏转角度则通常是向南略偏西[35].此外, 地表热力不均衡所形成的气压梯度, 以及戈壁地区大面积沙面裸露和长期干旱少雨都会导致沙尘暴天气的形成[24].在戈壁地区修建大规模光伏基地能够显著影响当地热力环流过程, 有助于转化和消耗沙尘暴与风流沙的势能, 改变气流方向与强度, 降低风速.同时, 光伏组件还通过覆盖土地和改变气流与风速的方式影响和调控风蚀程度.据统计, 光伏阵列最多能直接损耗掉近50%的风速, 因而具有类似屏障的阻沙固沙效果以及重定向效应[41].有研究表明, 在青海共和荒漠光伏电站建造后, 原本的东北风转为东风, 导致当地风向更为单一, 同时能够有效降低风速, 减少大风天气出现的频率[42].通过光伏组件对风沙的阻挡作用, 光伏电站建设能够显著增加地表粗糙程度从而起到阻碍风速和降低输沙率的作用, 并最终降低沙尘暴的发生频率和强度[37].因此, 科学合理利用光伏阵列对风速和风向的影响, 对于西北戈壁地区防风固沙具有积极意义.
2 动植物对光伏电站的响应光伏电站会改变植物群落的基本特征, 对包括植被盖度、植物株高及密度、均匀度、丰富度和生物量等方面产生影响.有研究指出, 在毛乌素沙漠光伏电站, 相较于站外, 站内植被盖度提高约7倍, 物种丰富度增加约2倍, 生物量增加约23倍[12].光伏电站还能够影响当地植被生长状况, 进而对野生动物种群的分布产生影响[43].此外, 光伏电站可以通过增加降水截留和减少土壤水分蒸发等途径促进植被恢复[44]；而较高的植物多样性能够进一步增强植物生产力和固碳能力, 从而“盘活”整个生态系统[13].
2.1 植被盖度光伏电站总体上有利于耐阴植物的生存, 光伏阵列的阻风固沙与遮阴增湿作用促进站内植被盖度的提高, 特别是改善沙漠地区原本脆弱的生态环境.一方面, 光伏组件能够增加空间异质性；另一方面, 不同植物物种之间存在竞争作用；上述两方面共同有助于提高某些特定植物的盖度.有研究表明, 在草原上建造光伏阵列导致组件下方植物多样性下降, 羊草获得了更宽的生态位, 这导致光伏组件下方的羊草盖度显著提高[45].此外, 在干旱地区光伏电站建成后2年内, 植被盖度从自然条件下的13.4%增加到90.5%[12], 在光伏组件下方有利于形成蒸发量低、土壤含水量高和温度适宜的生境, 有利于扩大植被盖度, 并有效抵抗外界环境变化.青海共和荒漠电站的研究显示, 在电站建成后3年内, 站内植被盖度呈现逐年增加趋势, 且相较于周边区域, 站内植被盖度提高了83.9%[46].基于遥感的数据表明, 从2011 ~ 2018年, 中国12大沙漠中光伏项目占地面积达到102.56 km2, 而其中30.80 km2土地上的植被盖度由于光伏电站的建设而得到显著提升[47].
2.2 植物多样性光伏电站总体上对植物多样性的影响为, 植物多样性在光伏组件未遮阴区最高, 遮阴区次之, 周边区域最低.在草原生态系统, 有研究发现光伏组件下方植物多样性指数、均匀度指数表现出在电板前檐和后檐大于电板正下方长期遮阴处, 这说明光伏组件自身截留降水的作用对植物群落产生了重要影响[45, 48].电板前后檐不完全遮阴情景下植物多样性显著低于电板正下方长期遮阴区域的植物多样性, 这说明遮阴能够通过减少水分增发量, 增加土壤含水率以维持植物多样性[45].总之, 光伏组件的前檐、后檐和正下方往往会由于电板本身对降水的截留与聚集, 或电板对阳光的遮蔽作用等, 使土壤和空气的温湿度在空间上形成差异化分布并最终影响植物多样性、生产力乃至生态系统功能[49].但是, 目前尚不清楚光伏组件上述效应的方向和强度在不同生态系统、不同降水格局、不同规模风光电站和不同大小的光伏组件下的差异程度.此外, 某些条件下光伏电站可能会对当地植物多样性起到负面影响.例如, 在光伏电站运营期间更换的废旧蓄电池、零部件以及废油等均会对当地环境产生一定程度的负面影响, 同时电站本身存在发生事故的风险, 特别是泄漏的废油可能会降低植物多样性[50].
2.3 植物生产力光伏电站总体上能够提升当地植物生产力, 这是因为光伏电站建设能够增加站内土壤含水率和土壤养分含量, 进而有效提高植物群落的生产力[51].有研究表明, 在靖边光伏电站的未遮阴区植被生物量最大, 遮阴区次之, 周边区域最小, 其中未遮阴区和遮阴区的生物量干重较周边区域分别提高了144%和127%[52].在青海共和光伏电站建成后, 站内植被地上生物量和地下生物量均呈现逐年增加的趋势, 且站内植被地上生物量显著高于站外[46].此外, 也有研究表明在沙漠和戈壁地区, 光伏组件正下方的植被地上生物量较电板前后檐和周边区域相对较低, 这可能与光伏组件下方的空气温度变化有关；周边区域植被地上生物量在沙漠地区与电站距离呈反比, 在戈壁地区则随着电站距离的增加, 生物量先降低后提高；这可能与光伏电站对局地微气候以及下垫面特征的影响有关[53].
2.4 野生动物光伏电站在施工阶段的爆破、大型设备运行以及施工噪声会导致电站周边的野生动物受到惊吓, 尤其对迁移鸟类影响较大[24].鸟类在季节性迁徙过程中有撞击到电站内发电装置而死亡的可能, 而光伏组件本身的反光也会对鸟类带来危机[54].此外, 光伏电站可能导致生境破碎化, 破坏原有生态系统的稳定性, 影响动物种群的竞争、迁徙、捕猎和繁衍过程, 并最终导致动物数量和多样性下降.例如, 荒漠地区光伏电站建设可能改变当地敏狐（Vulpes macrotis）种群的栖息地, 从而改变狐群原本的生存对策[55].目前, 关于光伏电站对动物群落影响的报道尚不多见.
3 光伏电站对土壤生态系统的影响光伏组件的遮阴作用对于土壤环境, 包括土壤理化特性、土壤生物群落、土壤抗蚀性以及土壤碳排放等具有重要生态作用[24].光伏组件的安装会对土壤理化环境产生直接影响, 光伏组件能够有效截留降水, 这种水资源利用变化则可以影响植物-土壤过程[19].在不同微气候条件下, 定量解释光伏组件在不同季节对不同深度土壤环境的影响可能成为本领域的重点关注方向.
3.1 土壤理化性质光伏组件通过改变地表土壤的入射直接短波和出射长波辐射通量进而对土壤温度产生影响[56]；同时, 光伏组件下被改善的植被能够进一步存水固土, 维持较为温暖湿润的土壤微环境.有研究分别对格尔木[26]和共和盆地[42]荒漠地区光伏电站内外的土壤温度进行了对比分析, 发现光伏电站内外土壤温度日变化差异明显：土壤温度日较差站内明显低于站外, 说明光伏组件在相对恶劣的环境下具有绝热保温作用.此外, 格尔木光伏电站观测数据表明, 电站内外土壤温度在深度达5 cm处差异最大；但在深层土壤则差异不显著.这是由于热量在从空气到浅层土壤再到深层土壤的流动中, 主要是通过热传导和热对流进行传输；热量在传输过程中会产生损耗, 因此, 随着土壤深度增加, 温度受到的影响越不明显.光伏组件对土壤环境的影响还具有明显季节动态.在青海柴达木荒漠地区, 秋季光伏电板对土壤温度影响不显著, 但在春夏两季光伏电板对土壤温度有降低效果；这种变化可能是由于光伏电板在不同季节阻碍到达地面的短波辐射量存在显著差异[57].
目前, 关于光伏电站建设对土壤含水率、土壤有机质和营养元素含量影响的研究结论尚不统一, 这可能与研究地点、建站和采样时间等因素有关.王涛等[52]发现光伏电站内土壤含水率、有机质、速效磷和速效钾含量较周边区域显著增加；但电导率和pH有所降低.在戈壁和沙漠地区, 光伏电站内土壤含水率、有机质含量和全氮含量较周边区域分别提高88.6%、83.0%和81.8%, 这可能与站内植被恢复有关[46].此外, Tanner等[58]发现莫哈韦沙漠的光伏电板下土壤含水率显著降低, 该研究结果与我国北方干旱和半干旱区的研究结论明显不同, 可能原因是莫哈韦沙漠属极端干旱区域, 该地区潜在蒸发量大, 因此光伏电板的遮阴作用“入不敷出”.河西走廊光伏电站的研究显示, 较周边区域, 光伏电站内速效磷和速效钾含量有所提高, 但土壤全氮、全磷和全钾含量并没有明显变化[59].也有研究指出, 遮阴区较未遮阴区相比土壤容重增加, 土壤含水率、电导率、pH和0 ~ 40 cm层速效磷和速效钾含量均降低, 这可能与光伏组件和植物的遮阴作用减少地表水分蒸发和提高土壤蓄水保墒能力有关[60].一方面, 光伏组件的遮阴作用可以有效降低土壤电导率和土壤pH；另一方面光伏组件的截留降水作用导致遮阴区长期无法得到雨水补给, 两方面共同导致土壤容重增加[52].
3.2 土壤生物群落微生物是土壤生态系统的重要组分, 在生物分解、养分矿化、物质循环、土壤结构和生态平衡中起到关键作用[61].土壤微生物对气候变化具有较高的敏感性[62], 局地温湿度和降水量通过影响土壤温湿度来改变微生物群落的功能多样性和生物多样性[63].光伏电站总体上能显著改变当地土壤微生物的群落结构.在青海荒漠地区的研究显示, 相比于光伏电站外, 电站区中土壤原核微生物的系统发育多样性指数、香农-维纳指数和物种丰富度指数均在建设6 a后显著降低[63].冗余分析（RDA）发现, 土壤含水量是决定原核微生物多样性的主导因子, 且与3种多样性指数均呈负相关关系, 说明土壤水分增加导致微生物多样性下降.此外, 光伏电站导致原有网络中多模块化的原核微生物交互关系逐渐趋于单一化.例如, 微生物网络中正相关交互关系增加, 负相关交互效应减少, 表明微生物群落中种间正反馈增加, 生态系统稳定性下降[64].
对于土壤动物, 目前仅有一篇报道研究了光伏电站对土壤节肢动物群落空间分布的影响.智利阿塔卡玛沙漠光伏电站的研究发现, 光伏组件可以为节肢动物提供良好的栖息地, 在光伏组件遮阴处双翅目数量较多, 而隐翅目数量较少[65].
3.3 土壤抗蚀性风蚀是土壤沙漠化的主要原因, 全球近三分之一的陆地面积受到风蚀的影响[66].风蚀会导致地表细粒物质减少, 粗粒物质增加, 改变土壤质地, 消耗土壤有机质, 并加快水分蒸发速度[67].这些变化会降低土壤抗蚀性, 破坏当地土壤生态系统的稳定性.光伏电站对土壤抗蚀性的影响集中在场地平整、山石爆破、地基挖掘、电缆布设、设备安装和机械破坏等施工环节.建设过程会对当地长期形成的地表结皮产生影响, 严重破坏原有地表植被, 导致水土流失和地表扬尘, 最终容易导致土壤侵蚀[68].在运营阶段, 光伏电站能够通过影响太阳辐射和降水再分配过程调节局地温湿度、气压和风速等[69], 从而具有促进植被恢复, 增加水土保持功能和缓解土壤侵蚀的作用.因为光伏组件对风速具有一定缓冲作用, 能够大幅度降低地表风速, 减少地表输沙率, 并最终能够有效提高土壤的抗蚀性[70].
3.4 土壤碳排放光伏能源的发展是构建清洁能源体系、实现经济绿色低碳发展的关键环节.明确光伏系统中的碳循环途径, 分析其主导因子对于促进能源转型并最终实现碳中和目标具有重要意义[71].有研究表明, 光伏电站建成后导致的局地温度升高, 可能会对土壤碳循环过程产生重要影响[72, 73].光伏组件影响土壤有机质的分解, 尽管关于光伏组件影响空气和土壤温湿度的程度目前未有统一结论, 但改变后的温湿度对分解过程一定会产生影响[74].光伏电站可能通过导致空气和土壤温度升高而增强土壤碳循环和温室气体排放, 进而抵消掉光伏电站的部分固碳潜能.植被-土壤界面的碳通量规模可能在很大程度上取决于光伏电站所在地的气候条件、土壤质地和植被类型.在干旱、炎热的地中海气候条件下, 光伏电站内微气候变化幅度可能更大, 从而对季节性土壤呼吸动态产生强烈扰动[75].有研究表明, 在典型地中海气候的法国南部地区, 光伏组件下方的土壤碳排放量在3月和6月均低于组件外区域, 这可能与春季低温影响微生物活性以及光照减少影响植物呼吸有关[48].此外, 光伏电站拦截掉大部分直接辐射和扩散辐射, 对地表接收到的光合有效辐射量产生实质性影响, 这可能进一步改变植被-土壤界面的碳通量.
4 研究展望 4.1 光伏电站选址规划目前, 光伏电站选址主要考虑自然条件（太阳能资源、气候条件）和经济效益（交通覆盖度、并网条件）两个方面.在电站选址时尽量选择植被较少的流动与半固定沙丘地或戈壁滩, 同时也考虑风蚀沙埋和堆积对电站正常运营和维护的影响[24].此外, 通常建议选址在地面自然坡度不超过3°的地势平坦地带[59].实际上, 以碳收益为核心的生态效益也是决定光伏电站选址的重要因素.例如, 光伏电站建设对植被和土壤固碳能力的影响在不同地区具有明显差异.光伏电站规划时, 可以选择在能预期大幅度提升碳汇的区域, 这能够在一定程度上提升电站整体生态效益.除此之外, 基于地理遥感数据, 开发筛选区域内适合光伏电站建设潜在地点的应用程序, 能够进一步辅助政府和企业进行科学决策.
4.2 光伏电站区域碳核算人类活动导致的碳排放增加是全球变暖的主要原因, 尤其是土地利用变化能够显著改变碳源汇格局[76].光伏电站建设也是一种重要的土地利用方式, 将光伏电站建成后可能产生的碳收益纳入区域碳核算体系之中, 在区域尺度上核算光伏电站建设对当地碳汇的潜在贡献, 可以更精确、合理地量化其生态效益.在世界范围内, 法国、意大利和印度等多国先后对不同新能源电站系统进行建模, 开发了Ectotectt、r.green.solar和AVirrg等多个新能源电站生态效应评估模拟平台, 从资源利用效率、生态环境变化、发电效益与生态经营权衡等角度模拟新能源电站系统的生态效应和碳收益[77~79].有研究显示, 新能源电站结合农牧渔业能够显著提高生态系统的资源利用率, 调节气候与改善土壤环境, 进一步提高农业系统的生产力, 最终增强碳效益.我国光伏电站建设集中于沙漠、戈壁等土地利用率低的地区, 这就要求在进行碳效益评估时, 需要更加注重生态风险与气候的扰动效应, 同时兼顾经济效应的最大化.此外, 未来研究中应对新能源电站的生态环境影响和碳效益进行综合、全面、准确地评估, 构建适用于我国北方地区光伏电站生态效应评估模拟平台.通过借鉴国际主流的碳交易体系, 政府可以对全国新能源领域碳排放总量展开核查工作, 从地区、行业、经济、技术和生产状态等角度制定市场化的碳定价机制, 并完善本国碳交易系统的顶层设计[80].
4.3 光伏电站区生态保护与修复光伏电站建设过程会对当地生态系统中的微气候、土壤、植物和动物等因子产生影响.因此, 需要系统分析光伏电站对生态系统稳定性的干扰机制, 并制定科学的预案措施, 以维护生态系统稳定并实现光伏产业的健康绿色可持续发展.有研究表明, 光伏电站在建设阶段会造成当地水土流失.因此, 需要分别在设计、施工和后期维护这3个阶段施行合理易行的治理措施将新增水土流失降低到最低水平, 尽量维持和修复当地生态系统结构与功能的完整性[81].此外, 在充分考虑电站建设可能对生态环境带来的潜在负面影响, 要做到经济建设与环境保护及修复协调发展, 力争实现经济效益和生态效益的“双赢”局面.目前, 光伏电站对生态系统稳定性影响的研究尚处于探索阶段, 特别是光伏电站对动物种群动态、土壤微生物生态功能和植物多样性等影响研究不足, 因此, 未来光伏电站建设与生态系统多功能性关系也是亟需研究的重要方向, 并在此基础上研发相应的生态环境保护与修复技术.
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