近日，设施所设施农业新技术团队在国际Top期刊Energy（中科院一区，IF=8.857）发表题为“Balancing energy harvesting and crop production in a nanofluid spectral splitting covering for an active solar greenhouse”的研究论文。该研究基于纳米流体光谱分频技术，既能为植物生长提供适宜环境，又降低了温室降温能耗，实现了太阳能高效利用。设施所袁余博士为该论文第一作者。

　　“万物生长靠太阳”，温室自身就是直接利用太阳能的农业建筑设施。太阳光谱分布范围非常宽，而作为光信号调节植物生长的光谱占总太阳光谱的很少一部分。目前，据报道的太阳光谱中参与植物光合作用的光谱主要分布在紫外光（300 nm）到远红光（800 nm），参与植物光合作用的中间色素叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素在此波段内有较强的吸收峰。然而，剩下的大于800 nm波长的辐射能并没有直接参与植物光合作用，且进入温室后会使室内温度升高。温室在不通风开窗情况下，夏季温室内的温度最高能达到55℃以上。因此，如何有效利用植物作用光谱（PAS: Plant active spectrum, 300 ~ 800 nm）能量用于植物生长，而收集引起温室效应的热作用光谱（HAS: Heat active spectrum, > 800 nm）辐射能量进行再利用，对减少温室能源消耗和提高太阳能利用效率具有重大意义。

　　本文研究了一种应用于温室覆盖层的纳米流体光谱分频（NSS）技术，以实现作物和能源的联产。NSS是由厚度为10 mm、体积分数为0.005%的ATO-WO3纳米流体作为流动层，在双层中空结构循环，纳米流体的流量为400 L/h。为了研究NSS在温室中的应用效果以及植物的生长响应，进行了植物栽培试验和光热试验，并对NSS的能量分析和性能评估进行了验证。结果表明，纳米流体光谱分频器能够很好地透过PAS而吸收HAS，保证设施植物正常生长的同时又降低了温室降温能耗，且产生的热能为温室日常运行提供能源。研究拓宽了纳米流体在温室中的应用，是提高温室太阳能全光谱利用的一种有效方法。

　　本研究工作得到北京市科技计划项目（Z211100004621002），国家自然科学基金（51806244），广东省基础与应用基础研究基金项目（2020A1515110677），广东省农业科学院协同创新中心项目（XTXM202201），广东省农业科学院创新基金项目（华南设施大棚小气候热质传递机理及调控优化研究（202202）），国家重点研发项目（2022YFB3604604）等项目的共同资助。

　　论文链接：https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.127706