太阳能板下种番茄：叶片降温7.56℃，工人体感降4.46℃

一块太阳能板能做什么？发电。但如果把它架在番茄田上方，它还能顺便给番茄“吹空调”、给工人“撑伞”，甚至让自己也凉快一点，多发点电。

这不是天方夜谭，而是一项刚刚发表在学术期刊上的新模型研究。科学家用计算机模拟了一个“光伏农业”番茄农场的完整运作，结果发现：在太阳能板庇护下，番茄叶片在午后最热时段最高能降温7.56℃，而田间工人的体感温度平均下降了4.46℃。

这项研究发表在《地球系统建模进展杂志》（Journal of Advances in Modeling Earth Sciences, JAMES）上，论文编号为10.1029/2025MS005588。研究团队开发了一个能模拟太阳能板下方微气候的计算机模型，试图回答一个越来越紧迫的问题：当土地既要种粮食、又要发电时，我们能不能两全其美？

光伏农业：一块土地，两份产出

先说说背景。光伏技术——就是你在光伏电站看到的那种大块太阳能板——预计到2050年将成为主导能源之一。但问题来了：太阳能板通常安装在开阔土地上，而这些土地原本可能用来种庄稼，养活不断增长的人口。

“光伏农业”（agrivoltaics）这个概念就是为了解决这个矛盾而出现的：在太阳能板周围或下方种植作物，让同一块土地既产电又产粮，提高土地利用效率。

此前的研究已经发现，太阳能板能为某些作物提供遮荫和保护，还能增加土壤湿度，说明精心设计的系统确实有望同时支持农业和清洁能源生产。但以往的光伏农业研究往往只盯着一个环节——比如光照强度，或者作物产量——而忽略了微气候、作物类型、光照和面板类型之间那些微妙的相互作用。

这次的新模型则试图把整个系统“一锅端”地模拟出来。

这个模型到底模拟了什么？

简单说，这个模型追踪的是能量、动量和质量如何在光伏农业系统中流动。它把太阳能板、作物、土壤、空气、水分运动以及二氧化碳吸收之间的互动关系全部纳入计算。

为了让模型靠谱，研究人员用了两处真实世界的数据来校准：一处是加州戴维斯（Davis, Calif.）测得的叶片温度数据，另一处是明尼苏达州芝加哥市（Chicago City, Minn.）测得的土壤温度数据。模型跑出来的结果和这些实地测量值对得上，说明模拟是可信的。

校准之后，他们用这个模型跑了一个假想场景：一个光伏农业番茄农场，天气数据取自新泽西州普林斯顿（Princeton, N.J.）一个炎热潮湿的日子。之所以选这个地方，是因为普林斯顿代表的是人口稠密的中大西洋地区——那里对食物和能源的需求都很旺盛。

番茄凉快了，水也省了

模拟结果相当有意思。和露天种植的番茄相比，太阳能板下的番茄叶片在白天的平均温度低了1.84℃，而在午后最热的时段，叶片温度最高能低7.56℃。

别小看这几度温差。叶片凉快了，植物通过蒸腾作用散失的水分就少了——模拟显示，光伏农业番茄的蒸散水分损失减少了22.4%。这意味着在同样条件下，这些番茄需要的水更少，抗旱能力更强。

当然，有得必有失。太阳能板遮挡了阳光，模拟中的作物接收到的光照比露天少了47%。但有意思的是，它们的碳吸收量只下降了31%。研究人员认为，这说明更温和的温度条件降低了热胁迫，部分抵消了遮荫带来的负面影响。

换句话说：虽然阳光少了，但因为不那么热了，番茄的光合作用效率反而更高了，所以碳吸收的降幅没有光照降幅那么大。

太阳能板自己也凉快了

受益的不只是番茄。模拟还发现，架设在作物上方的太阳能板，在白天的温度比架设在裸露土壤上的太阳能板低了5.6℃。

为什么？因为作物蒸腾作用带走了周围的热量，相当于给太阳能板也“降温”了。而太阳能板有一个众所周知的弱点：温度越高，发电效率越低。模拟显示，这5.6℃的降温，让太阳能板恢复了约15%在高温下损失掉的发电效率。

所以这是一个双赢的局面：作物给面板降温，面板给作物遮荫，双方都受益。

工人也凉快了：体感温度降4.46℃

这项研究还有一个容易被忽略但很重要的发现：在田间工作的工人。

模拟显示，在正常工作时段内，光伏农业农场中的人体平均感知温度（也就是体感温度）比露天农田低了4.46℃。研究人员指出，这意味着光伏农业对农场工人的职业健康和安全有实实在在的好处。

在炎热的夏季，农田里的热胁迫是农业工人面临的一个严重健康风险。如果太阳能板能显著降低体感温度，那光伏农业的意义就不仅仅是“多发电、多种粮”，还关系到劳动者的生命安全。

这个模型能用来做什么？

研究人员表示，这个新模型可以用来评估光伏农业农场的各种潜在收益，也可以用来测试不同的气候条件和作物组合。

比如，在干旱地区种耐旱作物效果如何？在湿润地区种水稻行不行？不同倾角的太阳能板对作物和工人的影响有多大？这些都可以用模型先跑一遍，再决定是否值得实地试验。

当然，这毕竟是一个模型模拟的结果，不是真实农场的实测数据。研究用的是假想的番茄农场和特定天气条件下的数据，真实世界的情况可能会更复杂。但作为一种评估工具，它提供了一个相当全面的视角——把作物、面板、土壤、空气、水分和人的感受都放进了同一个框架里。

一块地，三种收获

如果把这项研究的发现浓缩成一句话，那就是：在太阳能板下种番茄，可能同时收获三样东西——粮食、清洁能源，以及更安全的工作环境。

当然，这只是一个模拟研究的初步结论。真实的光伏农业系统还面临成本、维护、作物选择等一系列实际问题。但至少，这个模型给了我们一个更清晰的思路：太阳能板和农作物，未必是争地的对手，也可以是互相成就的搭档。

至于未来光伏农业能不能大规模推广，还需要更多实地试验来验证。但有一点是确定的：在土地和能源都日益紧张的时代，任何能让一块地干两件事的方案，都值得认真看一看。