王俊棟 冷丁丁 侯欣雨 楊翼騁

廣東海洋大學(xué)海洋與氣象學(xué)院，廣東 湛江 524088

0 引言

雷電是一種常見的自然現(xiàn)象，它的產(chǎn)生常常伴隨著強(qiáng)大的電流和電磁輻射，可對周圍環(huán)境和生物體造成廣泛的影響。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，由于全球氣候變化和人口增長的壓力，海水稻被認(rèn)為是一種有潛力的新興農(nóng)作物。其因具有適應(yīng)海岸帶和鹽堿地區(qū)的特點(diǎn)，可以在有限的淡水資源條件下增加糧食產(chǎn)量。然而，海水稻種植面臨著雷電這一自然災(zāi)害的威脅與挑戰(zhàn)。因此，開展雷電與海水稻的相關(guān)研究極具意義。

筆者結(jié)合海水稻自身的特性，綜合分析了雷電對海水稻的影響。一方面，雷電對海水稻的生長和發(fā)育具有一定的促進(jìn)作用，如提供氮肥，降低土壤鹽堿性和減少土壤病蟲害。另一方面，雷電產(chǎn)生的強(qiáng)大電流和電磁場可能會(huì)對海水稻產(chǎn)生負(fù)面影響，如引發(fā)病害、過度積水和稻田火災(zāi)。然而，關(guān)于雷電對海水稻的具體影響的研究還較少，需要更多的研究來揭示其影響機(jī)制和影響程度。

1 雷電的成因及研究現(xiàn)狀

雷電是大氣中發(fā)生的一種強(qiáng)電放電現(xiàn)象，形成機(jī)制十分復(fù)雜，包括云中水分的存在、氣流的運(yùn)動(dòng)、靜電分布和云內(nèi)的電荷分離等。雷電通常發(fā)生在由水滴和冰晶組成的云中。這些水滴和冰晶在上升和下降運(yùn)動(dòng)中不斷碰撞，較大的冰晶往往帶負(fù)電，而較小的水滴帶正電。若云中存在強(qiáng)烈的上升氣流，將水滴抬升到云頂，留下冰晶在云底部，則會(huì)導(dǎo)致云頂部帶正電，云底部帶負(fù)電。當(dāng)云底的負(fù)電荷積累到一定程度時(shí)，會(huì)形成一個(gè)強(qiáng)大的電場。當(dāng)電場強(qiáng)度足夠高時(shí)，會(huì)發(fā)生電擊放電，形成從云底到地面的閃電。

雷電活動(dòng)和人們的生產(chǎn)生活密不可分。幾十年來，國內(nèi)外學(xué)者們不斷地對雷電的形成機(jī)制進(jìn)行探究（見圖1）。國外學(xué)者Easterling 等［1］利用閃電數(shù)據(jù)資料，對雷電活動(dòng)特征做了大尺度、長時(shí)間的探究；Reap［2］基于美國國家強(qiáng)風(fēng)暴實(shí)驗(yàn)室（National Severe Storms Laboratory，NSSL）閃電觀測網(wǎng)監(jiān)測的閃電數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)研究了閃電的時(shí)間和空間變化特征；在農(nóng)業(yè)方面，Khatun等［3］通過實(shí)地調(diào)查，研究了孟加拉國邁門辛（Mymensingh）和杰馬勒布爾（Jamalpur District）地區(qū)雷暴和雷電對人類健康、農(nóng)業(yè)和漁業(yè)的影響。國內(nèi)對于雷電的研究比歐洲晚但發(fā)展進(jìn)度較快，并且已有不少雷電與水稻相關(guān)的研究成果。趙黎明［4］利用二次曲線和Richards 生長模型分析雷電災(zāi)害對水稻SPAD 值及產(chǎn)質(zhì)量形成的影響；饒偉［5］從雷電對水稻生長和土壤兩方面的影響進(jìn)行分析，為雷電防御提供相關(guān)科學(xué)依據(jù)；楊紅等［6］通過分析閃電參數(shù)與早稻生長期天數(shù)的相關(guān)性，同時(shí)把閃電次數(shù)與早稻生長期進(jìn)行比較，探尋雷電對早稻生長期的影響并分析其原因。

圖1 雷電的研究進(jìn)展

目前，國內(nèi)外尚未有雷電與海水稻相關(guān)的研究。筆者基于前人的研究，通過統(tǒng)計(jì)分析和實(shí)地調(diào)查等方法，分析雷電對海水稻的影響，并提出相應(yīng)的防范措施。

2 海水稻的特性分析

海水稻是一種特殊類型的水稻，可以在海洋或咸水湖沼澤地生長，能適應(yīng)咸水環(huán)境。與普通水稻相比，海水稻獨(dú)特的適應(yīng)性使其能夠承受一些自然災(zāi)害的影響［7］，如表1所示。

表1 海水稻和普通水稻的特性對比分析

2.1 抗倒伏性

與普通水稻相比，海水稻的莖稈更加堅(jiān)實(shí)，能夠更好地抵御風(fēng)災(zāi)和機(jī)械損傷。這意味著即使在雷電活動(dòng)中發(fā)生強(qiáng)風(fēng)或雷擊，海水稻植株倒伏和莖稈折斷的風(fēng)險(xiǎn)也較低。

2.2 抗病蟲害能力

海水稻生長在咸水環(huán)境中，其種植地通常沒有傳統(tǒng)稻田的病蟲害問題。因此，雖然雷電活動(dòng)可能導(dǎo)致部分病原體的傳播，但相較于普通稻田，海水稻遭受病蟲害的風(fēng)險(xiǎn)也較低。

2.3 對水分的敏感性

雖然海水稻可在鹽堿地或咸水環(huán)境中生長，但它仍然需要充足的水分來維持正常的生長和發(fā)育。

3 雷電對海水稻的影響

3.1 雷電對海水稻的積極影響

以往研究表明，雷電對海水稻生長具有一些積極的作用，雷電越多，其生長越好［8-9］。

3.1.1 提供氮肥

雷電放電過程中產(chǎn)生的電流和能量可以促使空氣中的氮?dú)馀c氧氣發(fā)生反應(yīng)生成氮氧化物。這些氮氧化物通過降水沉降到稻田，成為供應(yīng)植物生長的氮肥，可促進(jìn)葉綠素和植物蛋白的合成，從而增加植物的生物量和產(chǎn)量。

3.1.2 降低土壤鹽性

海水稻需要將過多的鹽分排出植株，以維持體內(nèi)較低的鹽濃度，保持正常生長和代謝。而雷電活動(dòng)通常伴隨降水，這有助于清洗海水稻生長土壤中的鹽分和堿性物質(zhì)，對于維持土壤的適宜性及海水稻的正常生長至關(guān)重要。

3.1.3 減少土壤病蟲害

雷電放電產(chǎn)生的高溫和強(qiáng)電流可以殺死土壤中的一些病原微生物和有害昆蟲，有助于減少土傳病害和地下害蟲的數(shù)量，從而保障作物健康生長。

3.2 雷電對海水稻的不利影響

3.2.1 引發(fā)病害

雷電活動(dòng)引發(fā)電磁輻射和電擊現(xiàn)象，會(huì)增加海水稻發(fā)生病害的風(fēng)險(xiǎn)。電磁輻射可能會(huì)干擾植物細(xì)胞的正常功能，削弱其免疫力，使其更容易受到病原體的侵襲，從而不利于海水稻的健康生長。

3.2.2 過度積水

雷電引發(fā)的強(qiáng)降水會(huì)導(dǎo)致水澇和洪災(zāi)。由于對水分的敏感度較高，海水稻在過度積水的情況下容易因根部氧氣供應(yīng)不足而減產(chǎn)甚至死亡。

3.2.3 海水稻燒焦或稻田火災(zāi)

雷電放電產(chǎn)生的強(qiáng)電流和高溫有時(shí)會(huì)造成海水稻莖稈燒焦現(xiàn)象。特別是在水稻生長的關(guān)鍵期（如抽穗期和灌漿期），海水稻如果受到雷擊，會(huì)直接倒伏或減產(chǎn)。此外，放電過程還可能會(huì)引起稻田火災(zāi)，從而導(dǎo)致海水稻的大面積焚毀。

4 防御雷電對海水稻影響的措施

4.1 加強(qiáng)海水稻田防雷設(shè)施建設(shè)

4.1.1 安裝避雷針和避雷線

種植戶應(yīng)參考《露天設(shè)施和堆場的防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》，在稻田周圍安裝避雷針和架空避雷線。其滾球半徑可取100 m，以擴(kuò)大保護(hù)范圍，有效地分散雷擊的電荷［10］。

4.1.2 建立完善防雷接地系統(tǒng)

即通過地下導(dǎo)線將稻田中的雷擊電流引入地下層，以減少雷電對稻田的損害。防雷接地系統(tǒng)應(yīng)建設(shè)合理、連接良好，確保接地效果良好。

4.1.3 采用新型高效的引雷裝置

種植戶可采用激光引雷、水柱引雷、微波引雷等引雷裝置，使云中電荷重新分布，從而引發(fā)閃電，為雷電的引導(dǎo)提供更加科學(xué)的支撐。

4.1.4 設(shè)置防雷隔離帶

種植戶應(yīng)在稻田周圍建立防雷隔離帶，如溝渠或者空地，確保農(nóng)作物不在雷電的傳導(dǎo)路徑上，從而減少農(nóng)作物受到雷擊的可能性。

4.2 培育抗雷電能力強(qiáng)的海水稻品種

為提高海水稻的抗雷電能力，農(nóng)業(yè)部門需要加大科技和資金投入，培育新型海水稻品種。例如，可選擇抗雷電能力較強(qiáng)的親本進(jìn)行雜交，然后對大量雜交后代進(jìn)行人工或自然雷電的模擬試驗(yàn)，觀測其受雷電傷害的程度，篩選出抗雷電的優(yōu)良個(gè)體作為下一代的親本。

4.3 提高預(yù)警和監(jiān)測能力

4.3.1 建立雷電監(jiān)測系統(tǒng)

安裝雷電感應(yīng)器和相關(guān)設(shè)備，借助激光雷達(dá)、閃電定位監(jiān)測網(wǎng)等先進(jìn)的防雷設(shè)施，實(shí)時(shí)監(jiān)測雷電活動(dòng)的發(fā)生和變化情況。這些設(shè)備可以通過網(wǎng)絡(luò)連接到中央系統(tǒng)，以便種植戶及時(shí)獲取雷電活動(dòng)預(yù)測信息。

4.3.2 發(fā)展雷電預(yù)警技術(shù)

利用實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)，使用雷達(dá)、衛(wèi)星和地面觀測等技術(shù)手段，結(jié)合雷電預(yù)測模型，研發(fā)出精確的雷電預(yù)警技術(shù)。提高預(yù)警的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。

4.4 定期檢測和維護(hù)設(shè)施

檢修稻田防雷設(shè)施，確保其正常工作。及時(shí)更換損壞的避雷針、避雷網(wǎng)，保持防雷設(shè)施運(yùn)行良好。保持稻田排水暢通，防止海水稻田積水，減少雷電通過水體傳導(dǎo)對植株的傷害。

4.5 增強(qiáng)相關(guān)人員防雷意識

部分種植戶對雷電災(zāi)害的防范意識薄弱，缺乏科學(xué)有效的雷電防護(hù)和急救知識。因此，當(dāng)?shù)卣畱?yīng)該提供防雷知識培訓(xùn)，組織專門的培訓(xùn)活動(dòng)或研討會(huì)，向相關(guān)人員傳授雷電的基本知識、雷電事故案例和防護(hù)措施等。此外，應(yīng)加強(qiáng)安全知識宣傳，可通過張貼海報(bào)、懸掛橫幅、發(fā)放宣傳冊等形式，提醒相關(guān)人員注意防雷安全。

5 結(jié)束語

筆者通過對有關(guān)雷電的文獻(xiàn)和海水稻特性的綜合分析，明確雷電活動(dòng)對海水稻的健康生長有一定的積極作用。然而，農(nóng)業(yè)部門也應(yīng)關(guān)注雷電對海水稻的不利影響。雷電活動(dòng)產(chǎn)生的強(qiáng)烈電場和電流，可能會(huì)對海水稻的生長造成直接或間接的不利影響。為有效降低雷電對海水稻的危害，各地可采取加強(qiáng)海水稻田防雷設(shè)施建設(shè)、定期檢測和維護(hù)設(shè)施、培育抗雷電能力強(qiáng)的海水稻品種、提高預(yù)警和監(jiān)測能力和增強(qiáng)相關(guān)人員防雷意識等措施。