雷电灾害对水稻生长的影响

2018-01-13饶伟

中国农业文摘-农业工程 2018年4期

关键词：微量元素雷电灌浆

饶伟

（汉川市气象局，湖北汉川 432300）

引言

水稻的灌浆期是水稻发育的关键时期，其基本决定了水稻以后的生长情况，因此如何高效利用相关气象因素来提高水稻灌浆质量是当前的热门课题。本研究将通过试验分析和实地调研，提出相关意见。

1 水稻生长所需条件

由于水稻生长环境的特殊性，因而气象因素对水稻的生长影响尤为显著。本研究将以晋稻97号和41号新型水稻为试验品种，在同地区和条件下进行旱作种植，通过比较两种水稻的生长状况来了解水稻灌浆期的生理特性。灌浆期是水稻发育的特殊时期，在这一时期其生长速度较快，对营养物质的需求较大，因此其直至抽穗开花期都需充分的营养物质。而在谷物生长周期的几个重要环节中不仅包含水稻籽粒灌浆阶段，还有水稻颗粒乳的形成，据有关调查显示，在水稻生长的过程中气象因素会对水稻的物质吸收和利用产生较多的干涉效果。因而在进行水稻培育实验过程中，我们针对同类型同品种的幼苗，在不同的气候条件和相同的栽培模式下，采用栽培统一化处理，观测其是否出现产量差异，从而判断气象因素对水稻品种灌浆特性的影响。

2 雷电对水稻的影响

2.1 雷电对水稻生长环境的影响

雷电可促进空气中化学物质含量的增加。例如在雷电产生的瞬间，会促进空气中原氮氧化物和电离氮化物的降解，再通过生态圈的转化功能，可将其变为易于水稻吸收的土壤矿化氮肥，而此类物质是植物生长所必需的。以上结论可通过相关实验进行验证，本次水稻试验日期是2014至2017年，地点为湖北省农业水稻育种研究所试验基地，据农业数据标准表明，水稻生长期间的降水量应在230毫米左右；在试验时，应选择平坦，土质较好的试验地，进行统一前茬作物种植和基础肥力建设，两块试验区域的平均面积相同，长10m左右，宽20m左右，总面积140m2，同时在该地区设立保护区，第一试验区采取露天处理，第二试验区采用透明化遮盖处理；大约按照一年1次的频率进行检测，避免相关虫害的干扰；试验品种为晋稻97号和晋稻41号。在水稻发芽时，我们在各区域随机选择样本，对样本采取均匀化处理，从第一天开花采集到第五天处理，进行多次干燥和质量称量，并对其进行脱粒处理，获得相关数据。在进行数据处理时，我们以2 000粒水稻种子重量为自变量，营养物质积累度为因变量，在种子发芽后，计算两者之间的关系，描绘出曲线，从而更加直观地看出雷电气象因素对水稻生长的影响，验证了以上结论。

2.2 雷电对土地微量元素的影响

在我国农作物种植期间，由于磷钾化肥的使用过度，导致现有土地有机物含量过高，土地的耕种层处于富营养化状态。而随着大气气象的变化，土壤中的微量元素可进行定量转化，土壤中的微量元素大致以下面几种形式存在：1）有机物。土壤中存在的有机微量元素是有机残留物分解后定性释放的高效物质。而有机质降解比矿物质气象条件下转换较为容易，所以雷电可在一定程度上对有机微量元素的细化产生积极影响；2）矿物状态。指在土壤中不能被阳离子取代的，存在于矿物质中的微量营养素。矿物微营养素一般难以溶解，在酸碱度适宜条件下，大部分微量元素逐渐演变产生气候效应，使微量元素通过气象吸收与大地植株分离，由此可见，雷电气象会通过影响土壤pH值来改变土壤微量元素转化效率；3）吸附状态。吸附在胶体颗粒表面的物质可以同微量元素转换，但数量很少，通常低于5.6mg/kg；4）水中溶解态。通常指土壤和矿物质溶解于溶液中的微量元素存在形态。这些水溶性微量营养素的浓度一般较低，通常以微克做单位。在该形态存在下的微量元素，pH值在沉淀的范围内，其性质不再是速效营养素，而在自然气象形成的氧化还原条件下，形成的营养物质可用性也会降低。

土壤微量营养元素的特征，总结如下：虽然土壤微量营养元素含量较高，但微量元素的有效吸收和利用非常有限，在特定条件下，应重视肥料的使用量。土壤微量元素含量是一个综合性的形成过程，土壤前体质量，矿物质含量，有机含量，环境酸碱度值和土壤浸出程度等都会对其产生重要影响。植物的吸收和利用通常与微量营养素的总量无关，但其有效水平却与转化条件和微量元素总量直接相关，而对于此实验的设计实施则与水稻灌浆实验相同。

3 结果与分析

3.1 水稻灌浆

水稻灌浆具有一定的特征属性，为满足水稻灌浆特性需求，实验过程中应尽量满足实验参数标准，采集数据后，通过灌浆质量的定量分析检测和参数比对，可发现两者之间存在较大差距，露天水稻中营养物质含量较高，因此可见雷电对水稻灌浆的物质吸收具有较大的影响。同时利用VOIB软件进行分析，比较两种水稻品种各自特点，发现各品种灌浆都是相对稳定的S型注浆，其类型分为快型和慢型，时期分为早，中，晚期。在同一时间，使用曲线模拟可发现不同时期的水稻具有不同的灌浆特性；晋稻97在44K、2 000粒重时较稳定，基本重量保持在约41公斤，而晋稻41在千粒重时数据不稳定，而通过气象软件进行定量分析发现水稻发育情况与气象条件密切相关，水稻幼苗的参数经过处理的30～46天后发生显著变化，有机物的含量急剧增加，这明显的促进了水稻的生长。同时在进行实验结果分析时，我们应注意采取科学处理方法，通过大数据化的处理，将实验数据误差降到最低，同时尽量采用单变量法等。

3.2 微量元素实验结果分析

通过对相关农作物的研究，我们发现雷电天气会阻碍土壤中的全磷转化为有效磷。在近些年的实地调研中我们发现在雷电高发地带，土壤中的矿物质元素和有机质元素的含量相对较低，大多已转化为游离态，这无疑会对水稻的生长产生影响，同时也可能会造成土壤的板结和富营养化问题。磷肥在挥发的过程中会通过土壤部分积累，同时由于雷电会通过电离来加快土壤中游离性磷肥积累，并阻碍水稻对磷的吸收，使得化肥的使用效果较差。在进行实验结果分析的过程中，我们发现一个有趣的现象，实验样本的生长程度与土壤中的微量元素含量是呈现正态分布的，这说明水稻生长过程中可能存在和顶端优势类似的生长机制，因此在今后的种植过程中要加以利用。

3.3 试验结果分析和总结

雷电灾害会在一定程度上对农作物的种植产生积极影响。首先，在雷电多发地区，农作物的长势相比其它地区较好，例如在南方水稻种植过程中，雷电多发地带的水稻轻量级纤维含量更丰富，谷物完整度和饱满度更高。南方作物和北方作物对光照有不同的要求，特别是对于耕作农业来说，北方有足够的阳光，农作物可以依靠充足的太阳光照来进行光合作用，而南方虽然自然光照较弱，但多发的雷电天气弥补了这一缺失，雷电属于强光照，其发生时的瞬时温度在16 800℃～29 200℃之间，是太阳表面温度的2.5倍左右，并且雷电的产生可为植物释放大量的紫外线，它在加速水稻光合作用的同时，也促进植物的呼吸作用和干物质的积累。另外，雷电不仅为水稻的生长提供了必需物质，同时也为某些表面含有角质层的植物提供了保护，其可加强角质层厚度，防止水分流失。水稻属于南方作物，因此对于雷电较为敏感，雷暴天气可在一定程度上提供天气肥料的二氧化氮闪电合成，增加水稻营养的吸收利用，在雷电产生瞬间，空间温度瞬间提升，氧气和氮气通过化学反应合成二氧化氮，再溶解在雨水中，因此雷电产生的二氧化氮已成为农田的天然氮肥。据估计，由于雷电的存在，相当于每年将产生约3.7亿吨氮肥。如果按照我国耕种面积计算，那么平均每英亩的耕地得到了大约两公斤的天然肥料。当然雷电灾害对于水稻生长也存在较大的负面影响，首先，当携带高强度空气层电荷的雷击云通常会通过摩擦释放闪电来达到释放能量的目的，但当电荷逐渐被空气吸收或未被充分吸收时，会对地面水稻生长造成严重影响，例如闪电会导致农作物大面积毁坏，同时雷电的发生通常伴随着强降雨，这种相对多雨的生长环境，会引起水稻的根部腐烂情况，同时当闪电现象发生时，除了强降雨外还会产生强大的风力，使水稻倒伏。因此不论是这三个因素的单独作用还是共同作用，都会成为水稻生长的致命危险。在实际的种植过程中，由于降水量过大而造成的水稻减产现象虽较少，但也时有发生，因此我们应普及基层的雷电灾害防护办法，最大限度的减少损失。