雷电对海水稻的影响及防御措施研究

王俊栋 冷丁丁 侯欣雨 杨翼骋

广东海洋大学海洋与气象学院，广东 湛江 524088

0 引言

雷电是一种常见的自然现象，它的产生常常伴随着强大的电流和电磁辐射，可对周围环境和生物体造成广泛的影响。在农业领域，由于全球气候变化和人口增长的压力，海水稻被认为是一种有潜力的新兴农作物。其因具有适应海岸带和盐碱地区的特点，可以在有限的淡水资源条件下增加粮食产量。然而，海水稻种植面临着雷电这一自然灾害的威胁与挑战。因此，开展雷电与海水稻的相关研究极具意义。

笔者结合海水稻自身的特性，综合分析了雷电对海水稻的影响。一方面，雷电对海水稻的生长和发育具有一定的促进作用，如提供氮肥，降低土壤盐碱性和减少土壤病虫害。另一方面，雷电产生的强大电流和电磁场可能会对海水稻产生负面影响，如引发病害、过度积水和稻田火灾。然而，关于雷电对海水稻的具体影响的研究还较少，需要更多的研究来揭示其影响机制和影响程度。

1 雷电的成因及研究现状

雷电是大气中发生的一种强电放电现象，形成机制十分复杂，包括云中水分的存在、气流的运动、静电分布和云内的电荷分离等。雷电通常发生在由水滴和冰晶组成的云中。这些水滴和冰晶在上升和下降运动中不断碰撞，较大的冰晶往往带负电，而较小的水滴带正电。若云中存在强烈的上升气流，将水滴抬升到云顶，留下冰晶在云底部，则会导致云顶部带正电，云底部带负电。当云底的负电荷积累到一定程度时，会形成一个强大的电场。当电场强度足够高时，会发生电击放电，形成从云底到地面的闪电。

雷电活动和人们的生产生活密不可分。几十年来，国内外学者们不断地对雷电的形成机制进行探究（见图1）。国外学者Easterling 等［1］利用闪电数据资料，对雷电活动特征做了大尺度、长时间的探究；Reap［2］基于美国国家强风暴实验室（National Severe Storms Laboratory，NSSL）闪电观测网监测的闪电数据，统计研究了闪电的时间和空间变化特征；在农业方面，Khatun等［3］通过实地调查，研究了孟加拉国迈门辛（Mymensingh）和杰马勒布尔（Jamalpur District）地区雷暴和雷电对人类健康、农业和渔业的影响。国内对于雷电的研究比欧洲晚但发展进度较快，并且已有不少雷电与水稻相关的研究成果。赵黎明［4］利用二次曲线和Richards 生长模型分析雷电灾害对水稻SPAD 值及产质量形成的影响；饶伟［5］从雷电对水稻生长和土壤两方面的影响进行分析，为雷电防御提供相关科学依据；杨红等［6］通过分析闪电参数与早稻生长期天数的相关性，同时把闪电次数与早稻生长期进行比较，探寻雷电对早稻生长期的影响并分析其原因。

图1 雷电的研究进展

目前，国内外尚未有雷电与海水稻相关的研究。笔者基于前人的研究，通过统计分析和实地调查等方法，分析雷电对海水稻的影响，并提出相应的防范措施。

2 海水稻的特性分析

海水稻是一种特殊类型的水稻，可以在海洋或咸水湖沼泽地生长，能适应咸水环境。与普通水稻相比，海水稻独特的适应性使其能够承受一些自然灾害的影响［7］，如表1所示。

表1 海水稻和普通水稻的特性对比分析

2.1 抗倒伏性

与普通水稻相比，海水稻的茎秆更加坚实，能够更好地抵御风灾和机械损伤。这意味着即使在雷电活动中发生强风或雷击，海水稻植株倒伏和茎秆折断的风险也较低。

2.2 抗病虫害能力

海水稻生长在咸水环境中，其种植地通常没有传统稻田的病虫害问题。因此，虽然雷电活动可能导致部分病原体的传播，但相较于普通稻田，海水稻遭受病虫害的风险也较低。

2.3 对水分的敏感性

虽然海水稻可在盐碱地或咸水环境中生长，但它仍然需要充足的水分来维持正常的生长和发育。

3 雷电对海水稻的影响

3.1 雷电对海水稻的积极影响

以往研究表明，雷电对海水稻生长具有一些积极的作用，雷电越多，其生长越好［8-9］。

3.1.1 提供氮肥

雷电放电过程中产生的电流和能量可以促使空气中的氮气与氧气发生反应生成氮氧化物。这些氮氧化物通过降水沉降到稻田，成为供应植物生长的氮肥，可促进叶绿素和植物蛋白的合成，从而增加植物的生物量和产量。

3.1.2 降低土壤盐性

海水稻需要将过多的盐分排出植株，以维持体内较低的盐浓度，保持正常生长和代谢。而雷电活动通常伴随降水，这有助于清洗海水稻生长土壤中的盐分和碱性物质，对于维持土壤的适宜性及海水稻的正常生长至关重要。

3.1.3 减少土壤病虫害

雷电放电产生的高温和强电流可以杀死土壤中的一些病原微生物和有害昆虫，有助于减少土传病害和地下害虫的数量，从而保障作物健康生长。

3.2 雷电对海水稻的不利影响

3.2.1 引发病害

雷电活动引发电磁辐射和电击现象，会增加海水稻发生病害的风险。电磁辐射可能会干扰植物细胞的正常功能，削弱其免疫力，使其更容易受到病原体的侵袭，从而不利于海水稻的健康生长。

3.2.2 过度积水

雷电引发的强降水会导致水涝和洪灾。由于对水分的敏感度较高，海水稻在过度积水的情况下容易因根部氧气供应不足而减产甚至死亡。

3.2.3 海水稻烧焦或稻田火灾

雷电放电产生的强电流和高温有时会造成海水稻茎秆烧焦现象。特别是在水稻生长的关键期（如抽穗期和灌浆期），海水稻如果受到雷击，会直接倒伏或减产。此外，放电过程还可能会引起稻田火灾，从而导致海水稻的大面积焚毁。

4 防御雷电对海水稻影响的措施

4.1 加强海水稻田防雷设施建设

4.1.1 安装避雷针和避雷线

种植户应参考《露天设施和堆场的防雷设计规范》，在稻田周围安装避雷针和架空避雷线。其滚球半径可取100 m，以扩大保护范围，有效地分散雷击的电荷［10］。

4.1.2 建立完善防雷接地系统

即通过地下导线将稻田中的雷击电流引入地下层，以减少雷电对稻田的损害。防雷接地系统应建设合理、连接良好，确保接地效果良好。

4.1.3 采用新型高效的引雷装置

种植户可采用激光引雷、水柱引雷、微波引雷等引雷装置，使云中电荷重新分布，从而引发闪电，为雷电的引导提供更加科学的支撑。

4.1.4 设置防雷隔离带

种植户应在稻田周围建立防雷隔离带，如沟渠或者空地，确保农作物不在雷电的传导路径上，从而减少农作物受到雷击的可能性。

4.2 培育抗雷电能力强的海水稻品种

为提高海水稻的抗雷电能力，农业部门需要加大科技和资金投入，培育新型海水稻品种。例如，可选择抗雷电能力较强的亲本进行杂交，然后对大量杂交后代进行人工或自然雷电的模拟试验，观测其受雷电伤害的程度，筛选出抗雷电的优良个体作为下一代的亲本。

4.3 提高预警和监测能力

4.3.1 建立雷电监测系统

安装雷电感应器和相关设备，借助激光雷达、闪电定位监测网等先进的防雷设施，实时监测雷电活动的发生和变化情况。这些设备可以通过网络连接到中央系统，以便种植户及时获取雷电活动预测信息。

4.3.2 发展雷电预警技术

利用实时监测数据和气象数据，使用雷达、卫星和地面观测等技术手段，结合雷电预测模型，研发出精确的雷电预警技术。提高预警的准确性和及时性。

4.4 定期检测和维护设施

检修稻田防雷设施，确保其正常工作。及时更换损坏的避雷针、避雷网，保持防雷设施运行良好。保持稻田排水畅通，防止海水稻田积水，减少雷电通过水体传导对植株的伤害。

4.5 增强相关人员防雷意识

部分种植户对雷电灾害的防范意识薄弱，缺乏科学有效的雷电防护和急救知识。因此，当地政府应该提供防雷知识培训，组织专门的培训活动或研讨会，向相关人员传授雷电的基本知识、雷电事故案例和防护措施等。此外，应加强安全知识宣传，可通过张贴海报、悬挂横幅、发放宣传册等形式，提醒相关人员注意防雷安全。

5 结束语

笔者通过对有关雷电的文献和海水稻特性的综合分析，明确雷电活动对海水稻的健康生长有一定的积极作用。然而，农业部门也应关注雷电对海水稻的不利影响。雷电活动产生的强烈电场和电流，可能会对海水稻的生长造成直接或间接的不利影响。为有效降低雷电对海水稻的危害，各地可采取加强海水稻田防雷设施建设、定期检测和维护设施、培育抗雷电能力强的海水稻品种、提高预警和监测能力和增强相关人员防雷意识等措施。