在全球能源结构低碳化转型加速推进背景下，中国正处于能源结构深度转型的关键阶段. 光伏发电作为目前最具发展潜力的清洁能源形式之一，在实现“双碳”目标的战略进程中发挥着不可替代的作用^[1]. 目前我国光伏发电量稳居全球第一，截至2024年总装机容量达886 GW，占全球装机总容量约41%，新增容量接近全球增量的一半. 与此同时，能源安全与生态安全之间的耦合关系也成为全球共同关注的关键议题^[2]. 近年来，干旱区凭借其独特的区位优势成为光伏建设的主要承载区，以沙戈荒（沙漠、戈壁和荒漠地区）为重点的大型光伏基地是新能源发展的“主战场、主阵地”，然而随着规模的快速扩张，可再生能源开发与生态保护的耦合关系日益凸显^[3]. 大规模光伏基地建设在保障区域能源供给、促进绿色经济发展的同时，也通过改变土地利用与景观格局、影响土壤理化特性、水文过程和生境连通性，对局地生态系统的结构与功能产生深远影响^[4~7].

中国干旱区主要分布于新疆、内蒙古、青藏高原及西南河谷，覆盖全国陆地面积的48.8%（包括半干旱区），而全球干旱区约占全球陆地面积的35%^[8，9]，以上区域面临水资源紧张、荒漠化加剧和土地退化等生态危机. 干旱半干旱区脆弱性强且恢复力差^[6，10]，大规模能源设施的建设可能通过改变地表特征、破坏生物结皮和干扰生物栖息地等方式，对生态系统产生潜在影响. 光伏建设与生态环境之间存在复杂的相互作用机制，既能通过改变地表特征、干扰生物栖息地等方式对生态系统产生负面影响^[11]，也能通过遮蔽作用减少土壤水分蒸发和减缓风沙危害，带来潜在生态收益^[12，13].

光伏建设带来的多重效应不仅重塑了生态系统结构和格局，而且通过“格局-过程-功能/服务”的级联效应^[14]影响碳固定、防风固沙和土壤保持等关键生态系统服务的持续供给. 在干旱区光伏电站建设背景下，生态系统响应可分为“格局-过程-功能/服务”这3个层级，在此基础上，“管理”作为以生态系统服务反馈为导向的调控环节，贯穿于结构重构、过程调节与功能恢复的全过程，构成生态干预的反馈闭环（图 1）. 光伏电站改变土地利用方式和空间结构，导致地表覆盖类型转变、景观破碎化增加与连通性下降，从而重塑生态系统格局. 格局扰动进一步驱动微气候、水热、风场和土壤过程的变化，形成能量与水分循环的再分配，进而影响碳固定、防风固沙和水源涵养等生态系统服务功能. 生态系统服务的变化反过来推动生态管理干预，通过调整阵列结构、优化板下植被和生态补偿布局，增强系统功能恢复力，可实现光伏开发与生态保护的协同调控.

图 1

Fig. 1

图 1 干旱区光伏建设影响生态系统“格局-过程-功能/服务”框架 Fig. 1 Framework of "pattern-process-function/service" for the impact of photovoltaic development on ecosystem in arid regions

在干旱区光伏电站建设背景下，系统识别生态系统服务的级联效应，有助于揭示可再生能源发展驱动下生态格局、生态过程与服务功能之间的因果链条与耦合机制，为生态系统功能的提升与可持续调控提供理论依据与实践路径. 然而，现有研究主要聚焦于光伏建设对局地气候与植被格局的影响^[15，16]，对其引发的生态系统级联效应缺乏系统性认知. 因此，厘清干旱区光伏建设引发的生态系统级联效应，是当前生态影响研究的重点和迫切需求. 本研究通过关键词组合，在CNKI、万方和WOS等中英文数据库中检索相关文献，参考时间范围为2015~2025年. 检索词涵盖“干旱区”“半干旱区”“光伏”“集中式光伏电站”“气候效应”“微气候”“植被恢复”“生态系统”“格局”“过程”“功能”“服务”“权衡关系”及其英文表述. 文献筛选优先考虑近5 a内具有代表性的研究成果，用以支撑对生态系统服务级联效应的归纳分析.

光伏发电属于密集型土地资源需求产业，通常在沙漠、戈壁和荒漠地区开发，改变了当地土地类型、生态系统结构和景观格局^[17，18]，光伏建设通过土地利用方式转变显著改变了生态系统的组成结构. 例如，青海共和塔拉滩光伏电站的长期观测显示，自然荒漠和草地被光伏用地替代，导致天然生态系统面积比例下降^[19]. 然而，这种转换并非完全负面，光伏板遮阴效应可改善微环境，促进植被恢复. 如甘肃河西走廊的研究表明，光伏板下土壤水分保持能力增强，植物多样性增加，群落组成向耐阴物种转变^[20]. 有研究表明共和盆地光伏建成10 a后植物种类由21种增至33种，板下多样性下降但优势种密度上升，板间则多样性较高，光照条件显著影响植物群落结构与演替方向^[21].

大规模光伏电站改变了地表景观格局，导致地表覆盖类型转换、栖息地破碎化及景观连通性下降，进而引发景观结构的空间重构^[6，10]. 在青海西宁和腾格里等地的研究表明，光伏电站建设通过板体排列改变了植被原有的分布格局，形成板下与板间的微生境分异与群落响应差异，重塑了生态系统的空间异质性^[22，23]. 在土壤养分格局方面，光伏电站的布局改变了地表水分与养分的空间再分配过程，板间区域可能由于水分汇聚形成局部高养分区. 例如，共和盆地光伏电站研究表明，站内土壤有机质和全氮含量显著高于站外^[24]，反映出光伏遮蔽效应可能促进特定区域土壤养分的积累与保持. 以美国加利福尼亚州干旱区某大型光伏项目为例，研究发现围栏设置削弱哺乳动物的迁徙连通性，密集输电线路则增加了飞行性鸟类的碰撞风险^[25]. 此外，光伏板遮蔽改变了植物群落结构，可能影响草食动物的觅食活动^[26].

光伏建设通过改变地表特性对区域微气候产生显著影响，会导致温度、风速和降水等气候因素发生变化^[27]. 用光伏面板取代原来的草地或裸地，会改变地表的辐射和反射特性，降低地表反射率，增加地表粗糙度^[28]. 此外，光伏发电涉及能量转换，并结合大气环流产生气候变化溢出效应，影响光伏电站以外的区域^[29]. 大尺度气候模式分析显示，在撒哈拉沙漠大规模安装风能和光伏电站，通过增加地表摩擦力和降低反照率，可使降水量增加2倍以上^[30]. 除降水和反照率之外，地表温度与植物生理过程、土壤水分动态等密切相关，可作为评估光伏建设生态影响的关键指标. 如Li等^[4]发现青海省荒漠区光伏阵列的安装产生了显著的局部降温效应，且这种冷却作用强度随着与光伏电站距离的增加呈现梯度衰减特征.

光伏面板的微气候调控作用主要体现在3个方面：一是通过遮蔽地表减少短波辐射吸收，并在夜间阻碍长波辐射释放，改变地表辐射平衡，干扰近地层热量交换^[31]；二是调节能量分配，组件吸收太阳能并转化为电能，改变感热与潜热的比例关系^[32]；三是增加下垫面粗糙度，降低动量交换效率，显著削弱地表风速^[33]. 不同于传统土地利用类型，光伏电站作为遮蔽型地表覆被，其微气候效应更为复杂. 在干旱区，光伏微气候调控受辐射、蒸发与风速等多因子共同影响. 综合多项研究结果可归纳出如下较为共性结论：气温呈现出典型的昼夜变化趋势（白天升高、夜间降低），而地表温度在光伏电站作用下有所下降^[4，34]，表明光伏电站改变了地-气界面热量交换过程. 不同研究结果之间的差异主要受监测手段、观测位置及区域环境背景等因素影响. 此外，光伏板下区域土壤湿度普遍高于周边，组件边缘易形成降水富集带，从而增强局地水分供给并促进植被恢复^[12，35].

微气候变化进一步触发生态过程响应，主要包括水文过程、土壤过程和生物过程这3个方面. ①在水文过程方面，光伏阵列通过遮挡阳光、截留降水和改变风速，降低土壤水分蒸发损失，提高降水利用效率^[12]. 同时，光伏板形成的“集雨效应”可使板下区域接收更多的集中降水，形成水分再分配. 水分条件改善对干旱半干旱区尤为重要，成为促进植被恢复的关键因素^[36]. ②土壤过程方面，光伏建设初期的工程扰动会暂时降低土壤质量，但长期运行过程中，温度和水分条件的变化促进土壤理化性质的改善^[37，38]. 有研究发现，光伏下方土壤有机质含量增加，团聚体稳定性提高，微生物多样性和活性增强，形成正向的土壤-植被反馈循环^[39]. 然而，这种改善效应存在空间差异，板下因雨滴冲刷强烈，土壤结构可能恶化，板间因光照水分适宜，土壤质量改善更明显. ③生物过程方面，光伏建设重塑了局地生境条件，引发植被群落结构和功能的适应性演变^[40]. 有研究表明，板下区域植被覆盖度提高，但群落组成向耐阴、耐旱物种转变，形成与开阔区域不同的植被格局^[41]. 因此，植被对光伏建设的响应受区域水热条件制约，遮阴效应在调节微气候、水分利用与生物量积累中发挥重要作用.

光伏组件对短波与长波辐射的吸收、遮蔽与反射作用，显著改变了地表的辐射通量结构，进而扰动区域的辐射平衡格局. 光伏组件对地表和空气温度的影响呈现出显著的昼夜差异性. 在白天，组件吸收太阳短波辐射并转化为电能，减少地表直接辐射输入，抑制土壤热通量储存，表现为地表降温^[15，34]. 然而，光伏组件表面升温后通过辐射和对流加热近地空气，导致周边气温上升，对亚利桑那州的研究表明日间1.5 m高度升温可达1.3~3.5℃ ^[27]. 来自中国荒漠光伏的证据发现，在夜间由于组件阻挡地面长波辐射散失，对地表起到保温作用 ^[42]，但其自身因热容低而迅速冷却，光伏组件附近空气温度低于周边空气温度，并通过热传导和对流吸收周围空气热量，形成近地冷岛效应^[27，43]. 以上机制表明，光伏组件引起的辐射与能量交换重构，使地表温度总体呈降温趋势，而空气温度则因热释放与吸热机制交替作用而表现出更复杂的日变化特征.

地表能量分配格局和水热交换过程受光伏电站对反照率、土壤热传导及风场动力学特征的调控作用影响. 光伏覆盖率的增加会加剧对地表水热过程的干扰，有研究表明其与地表反照率降低呈正相关，覆盖率达一定程度时反照率可下降约45%，并显著提升夏季峰值时段的感热通量^[44]. Zhang等^[45]对甘肃戈壁地区的研究发现光伏板阴影区20 cm深度土壤温度下降，且夜间土壤热释放被抑制. 赵延岩等^[46]证实新疆五家渠戈壁的光伏遮阴作用显著降低土壤热通量，改善土壤热平衡. 常兆丰等^[47]指出，腾格里沙漠南缘光伏区域风速变化与阵列布局密切相关，可进一步强化风场扰动效应. 此外，宁夏沙漠光伏电站观测表明，设施可降低地表净辐射11.87 W·m^-2，并提高空气湿度0.85%，从而在干旱环境下优化了局地微气候与土壤水热状态^[48].

下垫面生态属性与光伏组件工程特性通过耦合机制，共同调控地表能量分配过程和局地微气候响应模式. 荒漠区组件提升有效反照率，降低10~30 cm深度土壤温度为1.5~0.74℃，并提高土壤湿度为0.73%~1.2%^[49]，而草原区夜间降温幅度较小. 组件本身的设计也影响局地热环境，如叶绿素下转换薄膜可提升对短波段的光谱利用率为7%~10.4%，降低组件温度和感热释放，组件温度升高每1℃，其效率下降0.22%~0.3%，间接推动感热通量升高^[50]. 有研究表明青海共和等地区组件促进植被恢复，提升了群落结构和潜热调节能力^[51]. 综上可得，光伏建设引发的生态过程变异表现出区域异质性，主要在于能量转换过程、地表物理属性与系统结构之间的复杂耦合机制，并同时受区域气候背景、原始生态系统特征以及组件布局与设计模式等多重因素的协同调控.

随着生态格局与过程研究的深化，光伏开发对生态系统服务的影响日益受到关注，然而，目前相关研究仍较匮乏，尤其缺乏基于生态过程的模型评估^[52]. 现已有研究多聚焦于光伏建设对植被格局与水热环境的扰动响应，而对级联效应终端生态系统服务的认识仍较薄弱. 生态系统服务作为连接自然生态系统与人类福祉的桥梁，可为生态管理提供直接的科学依据和政策指导^[53]，其变化可综合反映光伏建设的生态环境效应. 干旱区光伏建设所涉及的关键生态系统服务聚焦于水分调控、防风固沙、碳汇能力及生物多样性维护等^[13]，此外也包括光伏布局产生的景观美学价值和地域认同价值的影响，表 1系统汇总了光伏发展对上述生态系统服务影响的代表性研究成果^{[31，44，56~60，64~67]}.

表 1 (Table 1)

表 1 干旱区光伏对生态系统服务影响的相关案例研究1） Table 1 Relevant case studies on the impact of photovoltaic power on ecosystem services in arid areas 研究区域 监测指标 研究方法 效应 主要结论 文献 美国亚利桑那州图森市 水源涵养（R） 控制实验与实地监测（微气候、土壤和植被） + 农业光伏空气湿度更高，作物水分胁迫减轻，土壤湿度比传统农田高15% [31] 作物产量（P） + 植物碳吸收率增加，水分利用率提高，生物量明显增加 以色列干旱区 气候调节（R） 野外监测与LCA模型（微气候、碳排放率） + 光伏能源在大气碳汇效率和气候调节功能上优于造林，且收支平衡时间更短 [44] 青海省共和县 碳固定（R） 通量观测+Biome-BGC模型模拟 + 光伏电站通过改变微气候和水热条件增强生态系统对碳的季节调节能力，其碳汇功能在年内呈“U”型变化，受气温、辐射等气象因子显著调控，在未来气候变化情景下仍具较强碳汇潜力 [56] 甘肃省武威市 水源涵养（R） 野外监测与模型模拟（微气候、土壤） + 通过遮光和降雨截留使板下中部和前部土壤湿度增加59.8%~113.6%、温度降低1.47~1.66℃，显著提升水源涵养服务 [57] 宁夏红寺堡区 碳固定（R） 控制试验（微气候、土壤、植被、微生物） + 促进植被生长，提升土壤有机碳含量11.2%，增强碳汇功能 [58] 生物多样性（S） +/- 在水分充足遮阴区增加植物群落多样性，但遮阴效应会抑制土壤中16S rRNA基因丰度，可能对土壤原核微生物群落结构与功能产生抑制性影响 生产力（P） - 在水分不足遮阴区群落生产力下降，仅为对照的39.6% 银川市毛乌素沙地 碳固定和防风固沙（R） 野外监测（微气候、土壤、植被） + 光伏区植被覆盖度、生物量提升，增强碳固定与防风固沙服务 [59] 水源涵养（R） + 光伏板下地表蒸发约降低50%，土壤含水量显著增加 生物多样性（S） + 光伏电站显著提升了植被物种丰富度，表现为：板间区域 > 板下区域 > 对照区域 甘肃河西走廊荒漠区 水源涵养（R） 野外监测（土壤、植被） + 运行期光伏板遮阴降低蒸发，提高土壤含水量 [60] 碳固定（R） +/- 建设初期原有植被覆盖率从10%~15%降至2%，运行3~5 a后恢复至8%左右，主要集中在光伏板间及板下区域 土壤保持（R） - 建设期地表扰动破坏植被和生物结皮，加剧水土流失 甘肃省 土壤保持、防风固沙、固碳释氧、空气净化、气候调节（R） InVEST模型 +/- 光伏区域所有服务总量呈上升趋势，服务间存在显著协同效应；但与周边1km缓冲区相比，光伏阵列土壤保持能力反而偏低，且固碳释氧服务从正向转为负向效应 [64] 德国达施塔特半干旱区 作物生产（P） 经验模型、LULC评分与多标准决策分析 + 光伏系统下植被恢复或作物种植潜力增强（如草地或复合利用） [65] 土壤保持、水文调节、水质调节（R） + 有效降低土壤侵蚀、减缓硝酸盐污染，改善水文条件与水质状况 青海省塔拉滩光伏电站 碳固定（R） CASA模型 + 建设期碳固定在光伏电站外提升较明显，运行期则在光伏电站内明显提升 [66] 防风固沙（R） RWEQ模型 + 建设期和运行期均呈现正向提升，运行期效果更显著，电站周边防风效应增强 土壤保持（R） RUSLE模型 +/- 建设初期地表扰动导致电站周边区域土壤保持能力下降，运行5 a后恢复良好 意大利南部普利亚大区 作物生产（P） GIS分析与利益相关者分析 + 在光伏场内种植本地药用植物并引入蜜源植物可同时提升草药产出与蜂产品供应 [67] 授粉服务、水分调节、土壤保持（R） + 植被恢复和本地耐旱植物引入有助于增强授粉网络、提升土壤保水和抗蚀能力 教育价值（C） + 光伏园区具备教育、展示与公众参与功能，有助于提升生态认知与企业绿色形象 1）P、R、S和C分别表示供给服务、调节服务、支持服务和文化服务；符号“+”和“-”分别表示正效应与负效应

表 1 干旱区光伏对生态系统服务影响的相关案例研究1） Table 1 Relevant case studies on the impact of photovoltaic power on ecosystem services in arid areas

作为对太阳能开发生态影响的代表性研究，Grodsky等^[54]指出荒漠生态系统服务在能源开发中的关键地位，并从群落结构与服务价值指标等多个维度进行了综合评估. 由于光伏建设区域的生态系统服务评估数据和手段受限，部分研究采用替代指标间接评估生态系统服务变化，如以土壤肥力和气候因子代表土壤保持与气候调节功能等^[55]，或通过物种-服务关系探讨生物多样性影响^[54]. 在区域实证方面，周玉^[56]指出青海省共和县光伏生态系统NPP年内呈“U”型变化，夏秋吸碳强、冬春弱；光伏区生态系统碳汇能力总体较强. 对甘肃武威光伏电站的长期监测发现光伏阵列下的土壤水分蒸发量减少4.81%~5.2%，从而间接提高水源涵养功能，主要受遮阴减少太阳辐射直射与降低风速的共同驱动^[45]. Wu等^[57]对甘肃武威光伏电站的研究发现在光伏板遮蔽区（中部区和前缘区），土壤水分含量提高59.8%~113.6%，遮蔽区域的可用水量增加了5~7倍. Liu等^[58]研究发现，宁夏荒漠地区光伏电站建成5 a后，表层土壤有机碳含量平均提高了11.2%，表明光伏板可通过促进植被和土壤碳积累，增强干旱和半干旱生态系统的碳汇功能. 另有研究表明^[59]，银川市毛乌素沙地光伏区土壤水分含量显著提高，蒸发量、光合有效辐射和气温均降低，从而促进了植被覆盖度、生物量和物种多样性的提升，显著增强了干旱区的碳固定能力与防风固沙功能. 周茂荣等^[60]对甘肃河西走廊荒漠区光伏电场的研究发现，运行期光伏板作为集流面可汇集降雨和清洗弃水，增强板间土壤含水量，同时其遮荫效应有效降低地表蒸发.

然而，光伏电站在带来生态效益的同时，也可能引发生态风险. Liu等^[58]对宁夏红寺堡区的研究指出光伏面板的遮阴效应会抑制土壤中16S rRNA基因丰度，可能对土壤原核微生物群落结构与功能产生抑制性影响. 周茂荣等^[60]对甘肃河西走廊荒漠区光伏电场的研究发现，光伏电场建设过程中地表扰动破坏了植被和土壤生物结皮，显著加剧了水土流失，并削弱了土壤在水分保持及生态系统稳定性中的作用. Luo等^[61]对新疆五家渠的监测研究指出光伏电厂建设和运营一定程度促进土壤生物结皮和植被生长，但也加剧了电站内部的土壤盐碱化问题. 干旱区光伏的遮阴效应导致喜光植物（如禾本科）生物量下降，耐阴物种比例上升^[41]，可能破坏原生植物群落的结构平衡，进而增加外来物种入侵的风险^[62]. 大规模光伏电站建设分割动物迁徙路径，尤其威胁狭域分布物种（如荒漠啮齿类）的生存^[63]. 综上，干旱区监测结果显示，光伏电站可提升土壤湿度、碳储量与植被覆盖，增强碳汇与水源涵养功能；但亦可能抑制微生物活性、破坏生物结皮和改变群落结构，造成水土流失和盐碱化，带来生物多样性减少等风险.

相较于基于替代指标的局地观测，模型评估可在更大空间尺度上集成多种环境因子，系统刻画生态系统服务的区域性变化，然而，该方法在干旱区光伏建设区的应用仍较有限，尚未形成系统化的评估框架. 鉴于光伏电站的用地属性与生态影响机制具有显著异质性，现有评估方法难以准确刻画其生态效应特征，因此亟需构建针对光伏区域的生态系统服务模型，以提升评估的科学性与适用性. 针对上述问题，已有研究开始探索模型工具的可行性，如Gallaher等^[52]采用InVEST模型系统分析了美国康涅狄格州光伏电站对碳储存和沉积物保持功能的影响，发现光伏阵列可通过遮阴效应降低土壤水分蒸发，重塑养分循环与土地利用格局，对碳储存产生正面影响，但对沉积物保持产生负面影响. 尽管上述研究区域不属于干旱区，相关研究仍为干旱区光伏开发对生态功能的影响提供了参考. 在干旱区实证方面，Stern等^[44]基于LCA模型对以色列干旱区的研究表明，光伏能源在大气碳汇效率上明显优于造林，收支平衡时间远短于造林，且从气候辐射强迫角度具有更大减缓潜力和气候调节功能. 周心卉^[64]基于InVEST等生态系统服务模型，评估了2015~2020年甘肃省集中式光伏电站的生态系统服务变化，结果显示，光伏电站区域的生态系统服务总体呈上升趋势，各服务类型间表现出显著协同效应，但与周边1km缓冲区相比，光伏区在2020年土壤保持能力反而偏低，且固碳释氧服务从正向转为负向效应. Alqadi等^[65]构建多标准决策分析系统，评估了德国半干旱区达姆施塔特地区的水相关生态系统服务，发现与传统农业实践相比，采用地面光伏系统（GPV）后，水相关生态系统服务表现出土壤侵蚀与硝酸盐淋溶量减少的潜力. Yang等^[66]基于生态系统服务模型对共和盆地塔拉滩光伏电站的研究表明，电站建设后碳固定、防风固沙和土壤保持等生态系统服务整体呈提升趋势，且在运营期增幅更为显著；其影响阈值主要集中在400~500 m范围，受区域水热条件变化驱动. 可以看出，光伏电站在不同生命周期阶段对生态系统服务的影响存在差异：建设期主要为土地扰动与栖息地破碎化等负向效应，而运行期则通过调节水热条件，逐步促进碳汇能力与防风固沙等调节服务功能的恢复与提升. 但需注意，关于时间尺度效应的研究仍较匮乏，相关机制尚待深入验证.

近年来，以“光伏+”为代表的复合生态系统作为提升生态系统服务的重要路径，已在全球干旱和半干旱地区得到广泛应用. Barron-Gafford等^[31]发现，美国亚利桑那州农光互补模式可通过缓解干旱胁迫、改善小气候条件，显著增强生态系统的调节服务功能. Semeraro等^[67]在意大利南部普利亚地区的研究表明，通过在地面光伏场引入生态基础设施建设，优选本地植物物种，可提升授粉网络和农业产出，协同促进生态系统服务与经济效益，为农光互补项目提供了多功能化、生态化发展的新思路. 在中国干旱区，Xia等^[68]指出，中国北方部分农业区具备发展农光互补的良好条件，有望实现生态保护与能源开发的协同增益. Ye等^[69]提出了一种基于光伏板雨水收集（PVRH）的农业“水-能-粮”优化模型，兼顾资源开发与节约，该模型在中国半干旱区应用表明，PVRH系统可增加水能供给，优先用于灌溉苜蓿和蔬菜，显著提升农业收入. 光伏复合系统在干旱区展现出良好的生态与经济协同潜力，未来有望在多类型生态系统中实现功能多元化与空间集约化的融合发展.

生态系统服务权衡指的是由于资源有限性及生态过程间的相互作用，生态系统中某类服务的增强可能伴随着其他服务的减弱，从而体现出不同服务间的相互制约关系^[70]. 已有研究指出，光伏能源开发与生态系统服务存在显著的生态系统服务权衡，具体表现为能源生产目标与土地利用、生态保护之间的冲突，且政策导向与生态适宜性分析结果往往存在差异^[71]. 然而，全球尺度的研究表明，光伏发展在特定土地管理模式下可与生态系统服务实现协同增益，2000~2018年间，大型地面光伏电站多以农田转为草地管理的方式部署，整体实现了约2.1 Tg的碳库净增益^[72]. 此外，在光伏电站建设过程中，生态系统服务之间的协同与权衡关系呈现出复杂的动态特征. 协同效应方面，光伏板的遮阴作用通过增强水文调节服务，提高土壤水分利用效率，同时促进碳固存和防风固沙能力^[7，60]. 然而，权衡关系在不同自然条件下表现出较大差异，例如大规模光伏开发可能占用土地资源，削弱农业生产服务，同时与传统畜牧业产生冲突，光伏电站的围栏封闭可能阻断牧道，限制牲畜放牧空间，导致畜牧产量服务下降. 此外，密集布局可能改变生境连通性，对生物多样性维持服务产生潜在影响^[12]. 在水资源匮乏的干旱区域，光伏电站对水文过程的改变尤为显著，固碳服务的增强可能改变了水分的空间分布格局^[73]，形成服务间的权衡. 同时，建设过程中的土地扰动可能导致土壤碳库暂时性释放，与长期碳固存服务形成时间尺度上的权衡. 不同生态系统服务之间的动态平衡具有显著的时空异质性，短期的服务变化可能通过生态系统的自适应过程逐步调整，形成新的关联关系^[74]. 已有研究在量化不同生态服务之间的相互作用方面存在不足；同时，对光伏覆盖率和干旱指数等关键生态参数的临界阈值分析与定量模拟亦较为缺乏，有待开展基于生态过程的权衡模拟研究，提升权衡分析的预测能力与区域适应性.

光伏建设通过改变土地利用类型、微气候条件和生态连通性等关键因子决定了不同服务之间关联关系的动态变化. 工程因素如光伏组件类型、安装密度、排布方式和遮阴特性则在此基础上进一步影响地-气能量交换、水热过程与生境连续性^[75]，从而调节服务权衡的强度与空间分布格局. 此外，社会经济因素，如政策导向、土地管理制度和生态补偿机制，共同影响生态系统服务权衡关系的演化路径^[76]. 因此，基于权衡分析的管理策略应当注重多目标协调优化，通过合理的光伏布局设计、植被配置选择和适应性管理措施，最大化协同效应，最小化负面权衡，实现能源开发与生态保护的双重目标. 此外，针对不同干旱区光伏电站的生态环境特征和服务需求差异，应制定差异化的光伏生态管理方案，如荒漠区应重点协调碳固定、防风固沙与产水量间的权衡，而在草原区更侧重生物多样性维持与碳固定等服务之间的权衡关系.

生态系统服务的变化不仅是衡量光伏建设生态效应的核心指标，也可反过来作为调控干预的重要依据（图 1）. 当前光伏生态研究对生态系统受扰后的服务变化路径已有初步认知，但如何将这些变化结果转化为动态管理策略仍缺乏系统研究. 已有实践表明，通过监测反馈引导生态管理干预，能在一定程度上缓解光伏开发带来的生态压力. 例如，可在光伏电站设计阶段依据板下生境特征与区域生态条件，优化支架高度和板间间距，以兼顾发电效率与生态适应性，改善微气候并促进植被生长^[77]. 同时，采用分层分区的复合种植模式，如板下可种植狼尾草等禾本科植物固沙，板间栽植豆科牧草改良土壤，空地可选用柠条、梭梭和沙拐枣等小灌木，构建多层次植被结构，提升碳储量与生物多样性^{[36，41，78]}；此外，结合生态空间格局差异开展生态补偿布局（如构建生态缓冲带和连接栖息斑块）^[79，80]，有助于增强系统的生态韧性与服务供给能力. 已有研究体现出光伏开发过程中的生态影响具备“可识别-可干预-可优化”的特征，因而通过“格局重构-过程调节-服务响应-管理优化”的协同管理路径，有望实现光伏开发与生态保护之间的动态平衡. 当前，模型适配性不足、生态过程认知薄弱与服务转化应用受限等问题，仍是制约光伏生态系统服务评估走向区域尺度管理实践的关键障碍. 基于此，干旱区光伏生态系统级联效应的科学认知与评估仍面临诸多挑战，亟需从以下3个方向展开深入研究.

现有生态系统服务评估模型多以传统土地利用为基础，难以准确刻画光伏电站新型人工覆盖对生态系统的复杂效应. 尤其在缺乏组件类型、安装高度和空间密度等光伏参数刻画，以及其对微气候与生态过程耦合效应的定量表征下，评估结果存在较大不确定性. 未来研究需构建“光伏特征-生态过程-服务响应”的集成模型，融合遥感、地面监测和无人机等多源数据，开发精准、高效和情景驱动的生态系统服务评估工具，提升光伏影响的空间化表达与动态预测能力，为动态生态管理提供模型支撑与决策依据.

目前多数研究聚焦于光伏建设前后短期变化，缺乏长期连续观测数据支撑的演化规律分析；空间尺度上多局限于局地效应，对区域累积效应与空间溢出机制认知不足. 生态扰动的非线性响应及其过程耦合尚未被系统揭示. 未来应在典型干旱区光伏建设场地布局生态观测网络，建立覆盖地块-场地-区域多尺度的数据体系，重点监测能量通量、水热再分配、土壤理化过程及生物多样性等关键变量，结合生态模型深化对微气候调控、水文变化及群落演替机制的理解，为管理干预的时机判断与尺度匹配提供机制依据.

光伏建设对不同生态系统服务的影响具有空间异质性与功能分化特征，服务间权衡（如碳固定与水资源消耗）与协同关系仍缺乏系统认知，难以支撑多功能生态管理决策. 现有研究多聚焦单一服务或功能响应，缺乏对服务交互过程、驱动机制与关键阈值的量化分析. 未来应构建服务耦合关系的评估方法（如贝叶斯模型和网络模型等分析手段），推进“光伏-生态-经济”多维价值整合评估，研发以服务优化为导向的空间配置与调控模型，支撑生态敏感区光伏开发的差异化管理与最优选址策略制定，实现光伏产业与生态系统服务的协同提升.