雷電對海水稻的影響及防御措施研究

王俊棟 冷丁丁 侯欣雨 楊翼騁

廣東海洋大學海洋與氣象學院，廣東 湛江 524088

0 引言

雷電是一種常見的自然現象，它的產生常常伴隨著強大的電流和電磁輻射，可對周圍環境和生物體造成廣泛的影響。在農業領域，由于全球氣候變化和人口增長的壓力，海水稻被認為是一種有潛力的新興農作物。其因具有適應海岸帶和鹽堿地區的特點，可以在有限的淡水資源條件下增加糧食產量。然而，海水稻種植面臨著雷電這一自然災害的威脅與挑戰。因此，開展雷電與海水稻的相關研究極具意義。

筆者結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育具有一定的促進作用，如提供氮肥，降低土壤鹽堿性和減少土壤病蟲害。另一方面，雷電產生的強大電流和電磁場可能會對海水稻產生負面影響，如引發病害、過度積水和稻田火災。然而，關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制和影響程度。

1 雷電的成因及研究現狀

雷電是大氣中發生的一種強電放電現象，形成機制十分復雜，包括云中水分的存在、氣流的運動、靜電分布和云內的電荷分離等。雷電通常發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動中不斷碰撞，較大的冰晶往往帶負電，而較小的水滴帶正電。若云中存在強烈的上升氣流，將水滴抬升到云頂，留下冰晶在云底部，則會導致云頂部帶正電，云底部帶負電。當云底的負電荷積累到一定程度時，會形成一個強大的電場。當電場強度足夠高時，會發生電擊放電，形成從云底到地面的閃電。

雷電活動和人們的生產生活密不可分。幾十年來，國內外學者們不斷地對雷電的形成機制進行探究（見圖1）。國外學者Easterling 等［1］利用閃電數據資料，對雷電活動特征做了大尺度、長時間的探究；Reap［2］基于美國國家強風暴實驗室（National Severe Storms Laboratory，NSSL）閃電觀測網監測的閃電數據，統計研究了閃電的時間和空間變化特征；在農業方面，Khatun等［3］通過實地調查，研究了孟加拉國邁門辛（Mymensingh）和杰馬勒布爾（Jamalpur District）地區雷暴和雷電對人類健康、農業和漁業的影響。國內對于雷電的研究比歐洲晚但發展進度較快，并且已有不少雷電與水稻相關的研究成果。趙黎明［4］利用二次曲線和Richards 生長模型分析雷電災害對水稻SPAD 值及產質量形成的影響；饒偉［5］從雷電對水稻生長和土壤兩方面的影響進行分析，為雷電防御提供相關科學依據；楊紅等［6］通過分析閃電參數與早稻生長期天數的相關性，同時把閃電次數與早稻生長期進行比較，探尋雷電對早稻生長期的影響并分析其原因。

圖1 雷電的研究進展

目前，國內外尚未有雷電與海水稻相關的研究。筆者基于前人的研究，通過統計分析和實地調查等方法，分析雷電對海水稻的影響，并提出相應的防范措施。

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，能適應咸水環境。與普通水稻相比，海水稻獨特的適應性使其能夠承受一些自然災害的影響［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實，能夠更好地抵御風災和機械損傷。這意味著即使在雷電活動中發生強風或雷擊，海水稻植株倒伏和莖稈折斷的風險也較低。

2.2 抗病蟲害能力

海水稻生長在咸水環境中，其種植地通常沒有傳統稻田的病蟲害問題。因此，雖然雷電活動可能導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險也較低。

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

雷電放電過程中產生的電流和能量可以促使空氣中的氮氣與氧氣發生反應生成氮氧化物。這些氮氧化物通過降水沉降到稻田，成為供應植物生長的氮肥，可促進葉綠素和植物蛋白的合成，從而增加植物的生物量和產量。

3.1.2 降低土壤鹽性

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

3.1.3 減少土壤病蟲害

雷電放電產生的高溫和強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 引發病害

雷電活動引發電磁輻射和電擊現象，會增加海水稻發生病害的風險。電磁輻射可能會干擾植物細胞的正常功能，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

雷電引發的強降水會導致水澇和洪災。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不足而減產甚至死亡。

3.2.3 海水稻燒焦或稻田火災

雷電放電產生的強電流和高溫有時會造成海水稻莖稈燒焦現象。特別是在水稻生長的關鍵期（如抽穗期和灌漿期），海水稻如果受到雷擊，會直接倒伏或減產。此外，放電過程還可能會引起稻田火災，從而導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 加強海水稻田防雷設施建設

4.1.1 安裝避雷針和避雷線

種植戶應參考《露天設施和堆場的防雷設計規范》，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，以擴大保護范圍，有效地分散雷擊的電荷［10］。

4.1.2 建立完善防雷接地系統

即通過地下導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。防雷接地系統應建設合理、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，從而引發閃電，為雷電的引導提供更加科學的支撐。

4.1.4 設置防雷隔離帶

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

4.2 培育抗雷電能力強的海水稻品種

為提高海水稻的抗雷電能力，農業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的親本進行雜交，然后對大量雜交后代進行人工或自然雷電的模擬試驗，觀測其受雷電傷害的程度，篩選出抗雷電的優良個體作為下一代的親本。

4.3 提高預警和監測能力

4.3.1 建立雷電監測系統

安裝雷電感應器和相關設備，借助激光雷達、閃電定位監測網等先進的防雷設施，實時監測雷電活動的發生和變化情況。這些設備可以通過網絡連接到中央系統，以便種植戶及時獲取雷電活動預測信息。

4.3.2 發展雷電預警技術

利用實時監測數據和氣象數據，使用雷達、衛星和地面觀測等技術手段，結合雷電預測模型，研發出精確的雷電預警技術。提高預警的準確性和及時性。

4.4 定期檢測和維護設施

檢修稻田防雷設施，確保其正常工作。及時更換損壞的避雷針、避雷網，保持防雷設施運行良好。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對植株的傷害。

4.5 增強相關人員防雷意識

部分種植戶對雷電災害的防范意識薄弱，缺乏科學有效的雷電防護和急救知識。因此，當地政府應該提供防雷知識培訓，組織專門的培訓活動或研討會，向相關人員傳授雷電的基本知識、雷電事故案例和防護措施等。此外，應加強安全知識宣傳，可通過張貼海報、懸掛橫幅、發放宣傳冊等形式，提醒相關人員注意防雷安全。

5 結束語

筆者通過對有關雷電的文獻和海水稻特性的綜合分析，明確雷電活動對海水稻的健康生長有一定的積極作用。然而，農業部門也應關注雷電對海水稻的不利影響。雷電活動產生的強烈電場和電流，可能會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，各地可采取加強海水稻田防雷設施建設、定期檢測和維護設施、培育抗雷電能力強的海水稻品種、提高預警和監測能力和增強相關人員防雷意識等措施。