مع تزايد الطلب العالمي على الغذاء والطاقة، مما يضع ضغطًا كبيرًا على الموارد المتاحة، يبحث العلماء عن طرق جديدة لتحسين كليهما. أحد الخيارات الممكنة هو الزراعة الكهروضوئية، التي تدمج الطاقة الشمسية في زراعة المحاصيل. تدرس دراسة جديدة المزايا والعيوب الزراعية والاقتصادية لتركيب أنظمة الطاقة الشمسية في المزارع في الغرب الأوسط للولايات المتحدة.
وجدت الدراسة أن الزراعة الكهروضوئية يمكن أن تزيد أو تقلل من المحاصيل والأرباح، اعتمادًا على المحصول وموقع أنظمة الزراعة الكهروضوئية.
نُشرت النتائج الجديدة في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.
تحت إشراف علماء من جامعة إلينوي في أوربانا شامبين، طور الفريق أولاً نموذجًا موجهًا بالعمليات لقياس تأثيرات الزراعة الكهروضوئية على الطاقة والمياه وديناميكيات التفاعل بين النبات والتربة. تم التحقق من صحة النموذج لأول مرة و نشره في "مجلة نماذج أنظمة الأرض".
أدمج الفريق نموذجًا اقتصاديًا لتقدير صافي الربح السنوي لكل هكتار من إنتاج المحاصيل وتوليد الطاقة للزراعة الكهروضوئية والزراعة التقليدية وأنظمة الطاقة الشمسية المستقلة.
أجرى الباحثون عمليات محاكاة لمدة 15 عامًا في ظل ظروف مناخية مختلفة وأنظمة زراعة كهروضوئية في الغرب الأوسط للولايات المتحدة. في عمليات محاكاة الزراعة الكهروضوئية، غطت الألواح الشمسية 33٪ من المواقع المعنية.
كشفت هذه التحليلات أن متوسط الجفاف أو الرطوبة هو عامل حاسم في غلة المحاصيل والجدوى الاقتصادية لأنظمة الزراعة الكهروضوئية.
قال مينغ تشي جيا، المؤلف الرئيسي للدراسة والباحث في مركز استدامة النظم الزراعية في معهد الاستدامة والطاقة والبيئة بجامعة إلينوي: "في الغرب الأوسط الرطب الشرقي، قلل التظليل من عملية التمثيل الضوئي، وخفض غلة الذرة بنسبة 24٪ وغلة فول الصويا بنسبة 16٪، وبالتالي قلل من أرباح المزارعين". "على النقيض من ذلك، في الغرب الأوسط شبه الجاف، خفف التظليل من إجهاد المياه، وخفف من خسائر غلة الذرة، وزاد غلة فول الصويا بنسبة 6٪."
قادت جيا الدراسة جنبًا إلى جنب مع الأستاذ المساعد في علوم المحاصيل بينغ بنغ، وأستاذ الموارد الطبيعية والعلوم البيئية كايو غوان، والمدير المؤسس لـ ASC، والمدير iSEE مادهو خانا، وهي أستاذة في الاقتصاد الزراعي والاستهلاكي بجامعة إلينوي.
معرف DOI: 10.1029/2025MS005092
الصورة بإذن من معهد الاستدامة والطاقة والبيئة بجامعة إلينوي
