מחקר רב-שנתי של תירס תחת מערכת אגריוולטאית נעה מעל הקרקע ודוגמנות יבול מפושטת

לגדל מזון ולקצור אור השמש יחד

אדמות חקלאיות עומדות בפני דרישה כפולה: עליהן להאכיל אוכלוסייה גוברת ובמקביל לארח את הלוחות הסולאריים שמזינים את הבתים, המכוניות והתעשייה. המחקר הזה בוחן האם אחד מהגידולים החשובים בעולם — תירס — יכול לצמוח היטב מתחת ללוחות סולאריים שמורמים מעל הקרקע, כך שחוואים יוכלו להרוויח גם מדגן וגם מחשמל על אותו שדה.

מדוע חקלאות וסולאר מתחרות על שטח

עם עליית האוכלוסייה ושינויי האקלים, החקלאים עומדים בפני לחצים של גליי חום תכופים יותר, שינויי עונות וגשמים לא בוודאות. במקביל, חברות ומדינות ממהרות לפרוס יותר אנרגיה נקייה, ובעיקר אנרגיה סולארית, כדי לצמצם פליטות גזי חממה. קרקעות שטוחות ופתוחות הן לעתים המיקום הפרקטי ביותר לפריסת מערכות סולאריות גדולות, אך כיסוי מלא של שדות בלוחות יקטין את השטח הזמין לגידולים. מערכות אגריוולטיות מציעות פשרה: לוחות סולאריים שמורמים לגובה שמאפשר לצמחים או למין החי לשרוד מתחתיהם, ובכך לשתף את השטח לשתי מטרות.

בדיקת תירס תחת צל נודד

החוקרים ערכו ניסוי רב-שנתי בחוות מחקר באינדיאנה, בלב "חגורת התירס" של ארצות הברית. הם התקינו לוחות סולאריים גבוהים עם מעקב ציר יחיד מעל חלקים משדה תירס. חלק מהאזורים היו ישירות מתחת לשורות מוצקות של לוחות, אחרים תחת דפוס בצורת לוח שחמט שאיפשר כניסה של יותר שמש, ושאר השדה שימש כקונטרול שלא היה מוצל. הלוחות יצרו פסיפס משתנה של אור וצל במשך היום, שהשתנה ככל שהשמש נעשה וככל שהתירס גבה. לאורך ארבע עונות גידול, הצוות תיעד בקפדנות את התפתחות הצמחים, גובהם, תפוקת הגרעין, וכן נתוני מזג אוויר ולחות קרקע מפורטים.

כיצד הצל השפיע על גדילה ותפוקה

התירס מתחת ללוחות הבשיל מעט מאוחר יותר מאשר התירס החשוף לשמש, בדרך כלל בהפרש של יום עד שלושה ימים. הצמחים באזורי הצל היו קצרים במעט — בהפרש של כמה סנטימטרים בממוצע — אך עדיין בריאים. והחשוב לחקלאים: התבואה שנקצרה תחת צל של 20–25% הייתה נמוכה במידה מתונה בלבד יחסית לפלוטים המלאים בשמש. לאורך ארבע השנים, הירידה הממוצעת בתפוקה באזור המוצל ביותר הייתה רק 7.7%. בעונות מסוימות ההפרש היה גדול יותר, בעונות אחרות היה קטן מאוד, מה שמשקף תנודות טבעיות בין השנים במזג האוויר. מעניין כי בכמה שנים אזורים עם צל עקבי יותר הפיקו תפוקות מעט טובות יותר מהאזורים עם צל קל יותר, רמז לכך שקרור קל ושמירת לחות מהצל יכולים לפצות חלקית על אובדן האור.

קישור בין אור, מים וקציר באופן פשוט

כדי לסייע למעצבים ולמתכננים, הצוות רצה יותר מהמדידות הגולמיות: הם שאפו לבנות מודל כללי ופשוט שמקשר בין תנאי מזג אוויר לתפוקת תירס צפויה במערכות אגריוולטיות. במקום להשתמש במודלים חקלאיים מסועפים שדורשים קלטים רבים, הם שילבו רק שני גורמים מרכזיים — האור שמגיע לשדה ולחות הקרקע — לתוך משתנה "משותף" אחד. באמצעות מדידות מהשדה וסימולציות מחשב של אופן תזוזת הצל על כתמי התירס, הם חישבו, עבור מיקומים רבים בשדה, כמה "משאבי" אור-ו-מים משולבים חוו הצמחים לאורך העונה. המצביע המשולב הזה הראה מתאם מתון עם תפוקות הגרעין בפועל ויכול להסביר חלק משמעותי מהשונות בין נקודות ושנים, אף על פי שהיה מתעלם ממספר רב של פרטים ביולוגיים עדינים.

לעשות יותר עם כל דונם חקלאי

בהשוואת הירידה הקלה בתפוקת התירס לתוספת המשמעותית באנרגיה ממקור הלוחות, המחקר העריך גורם יעילות שימוש קרקעי, שנקרא יחס שקילות קרקע, של כ-1.37 בממוצע. במילים פשוטות, אותו חלק אדמה הפיק שווה ערך של 37% יותר "תפוקה" משולבת מאשר אם היה מיועד אך ורק לתירס או לשמש בלבד. תוצאה זו מרמזת כי בעיצוב מושכל — גובה לוחות מתאים, מרווחים שמאפשרים פעילות מכונות חקלאיות ותשומת לב לאקלים המקומי — תירס יכול להיות גידול מעשי במערכות אגריוולטיות. אף שהמודל יצטרך בדיקה באזורים אחרים ובתנאי השקיה או עם גידולים שונים, המסר המרכזי נגיש: לא תמיד נדרש לבחור בין מזון לאנרגיה נקייה. עם מערכי פאנלים סולאריים מורמים, חוואים עשויים לגדל יבולי תירס בריאים ולייצר כוח מתחדש משמעותי מאותו השדה.

ציטוט: Sanchez, G., Agrawal, R., Brouder, S. et al. Multi-year study of maize under elevated tracking agrivoltaic system and simplified yield modeling. npj Sustain. Agric. 4, 25 (2026). https://doi.org/10.1038/s44264-026-00141-0

מילות מפתח: אגריוולטיקה, תירס, אנרגיה סולארית, שימושי קרקע, תפוקת יבול