植物为什么需要闪电（打雷闪电对植物的影响）
一般在雷电多发的地方，土壤都比较肥沃，植物生长十分茂盛，为什么闪电有助于肥沃土壤？ 1.土壤问题及处理设施 植物土传病害、线虫病、缺素症等都属于土壤问题。土壤有害微生物可导致植物的枯萎病、黄萎病、根腐病、猝倒病等，往往造成成片死亡，经济损失很到。采用化学农药往往会带来环境危害以及食品安全问题，常规的热力、微波等方法又都存在着能耗大，生长期无法使用的巨大缺陷，虽然现在有了土壤连作障碍电处理技术，但要在露地大面积使用仍然存在着成本问题。根据土壤连作障碍电处理技术原理，我们可以利用雷电解决植物栽培中的生长障碍问题，这一设想是可行的。 土壤受重金属污染的状况在世界上越发成为重要的环境议题。尤其在中国、中南半岛与印度等亚洲国家，随著重工业的发展，土壤重金属的污染也越发严重起来。传统重金属污染土壤的修复技术包括化学吸脱附、客土法(从外地运载乾净土壤加入受污染土壤达到降低污染物的浓度)、现地淋洗土壤法以及现地电熔法等也存在著许多难以克服的缺陷，包括资金耗费与化学药剂的问题等。近年来，一种运用植物来去除有毒重金属的新型态植物修复技术(或称植物吸收处理技术、植物处理技术、植物复育等名称，phytoremediation)给这一问题提供了另外的一套思考路径。土壤重金属污染的解决首先应是重金属的游离化，采用电动力学的方法能够完成大部分重金属的游离化，游离化的重金属可以通过栽培一些特殊的植物进行吸收，经过几年或几十年就可将重金属污染消除到环保标准许可的范围内。导入土壤的闪电产生的电磁、电动效应会迅速改变土壤的PH值以及土壤的团聚体结构，将重金属释放到土壤溶液中，形成游离化的状态。植物复育可说是十分有潜力的重金属处理法。如何让土壤中重金属在植物体内累积速率的提升或处理的功效，以减缓重金属元素如镉、铅、汞、砷、硒、锌、铬等在土壤中的累积和污染。 在农田上建立引雷设施是一项技术要求较高的工程。香蕉田、樱桃林、蔬菜地等农田都可以架设引雷处理土壤设施。一般的引雷处理土壤设施包括引雷针、导电杆、绝缘子、若干辐射杆。每个辐射杆处理的面积在方圆600平米左右。 2.处理后的土壤 雷电直击的土壤，微生物群落、数量、土壤理化特性都发生了显著变化。其中，雷击后的土壤无一例外地显示出放线菌菌群成为优势菌群，危害植物的镰刀菌等有害菌或消失或成为不活跃的状态。 雷击后的土壤硝态氮含量都有很大的增幅，作物亩产首年可增加20%之多，雷击点周边400平方米的作物不再发生土传病害。 土壤雷击后的铅、镉等重金属有强烈的游离化趋势，植物吸收量增加。目前经常被作为植物吸收重金属试验的植物包括有：仙丹花、鹅掌藤、马齿苋、变叶木、美人蕉、孔雀草以及向日葵等，这些植物吸收重金属的能力以及在污染场址的生长状态都还不错。花卉植物可说是处理重金属很重要也十分有潜力的植物类群，因为它们吸收了重金属以后，再大幅采收，又可以卖钱。又可销售掉这些含有重金属的植物。当然也可用其他的后续处理法来处理这些被采摘的植体，如焚化后的分处掩埋等。重金属不比一般的污染物质，在化学上元素是不灭的，所以要降低污染最重要的步骤就是降低它在环境中过度集约和累积的浓度。当可耐受重金属植物经过一次又一次的收割富集就能够逐渐降低土壤重金属的污染。 为什么雷鸣闪电对农作物有好处 植物与雷电，一个文文静静长在地上，一个轰轰烈烈从天上走过，它们之间能有什么密切关系呢？ 然而有几个现象却是大家都知道的。夏季下雨时雷电多，冬季降雪时雷电少；两极地区和冻土带没有闪电；海洋和沙漠上雷鸣非常少。有些科学家认为：植物的生长也影响着这些气候现象。 据美国、苏联学者统计，地球上生长着大量芳香植物，全世界每年散布到大气里的芳香物质足足有亿吨。这些芳香物质在阳光里四处飞散时，每一滴芳香物质都带有正电荷，而这带正电荷的芳香物质还能把水分吸收到自己周围来，将自己包在核心处。这样，一点一滴地积累到最终能形成可以电闪雷鸣的大块乌云。。植物把电能送上天空，大气又把电能送还给大地，大地又把电能赠送给植物。植物受到弱电流的刺激，就会提前进入成熟期，产量也增加了！就这样，大自然在循环中度过一个个春秋。 冬天北方的芳香植物大部分枯死了，或者进入“冬眠”状态，这就是降雪时极少形成电闪雷鸣的一个原因；两极和冻土带环境严酷，缺少植物，难以形成闪电；沙漠地带，植物稀少，芳香物质少，水分也少，很难有电闪雷鸣，芳香物质少，水分也少，很难有电闪雷鸣，而海洋植物所产生的芳香物质大部分溶解在水中了，所以海洋上空雷电也比较少见。 为什么说植物与雷电有密切关系植物学家早就发现，光合作用包含着一系列光化学反应，在这些反应中电子起着关键的传递能量的作用。当太阳光子击中叶绿素时，叶绿素中的电子就会发生各种跃迁,使光能变成电能。正是这种电能在叶绿体内制造了ATP(三磷酸腺苷),进而合成了各种糖类。由于光合作用有许多电子参与，而且这些电子能量极高，十分活跃,犹如金属原子中的自由电子，所以，它们极易在太阳光子的轰击下离开叶绿体，逃逸到大气中。因此，光合作用犹豫光电效应一样能产生光电子。 由于大气存在着自上而下的正电场，所以光合作用产生的光电子，会在大气电场的作用下，由地表向上运动。如果在天空中出现了云体（尤其是浓厚的积雨云），那么电子在运动到云体时，便会被云体拦截（云体是不导电的绝缘体），使电子附着并积聚在云体的下部，致使云体下部带负电，并感应或吸收云层上部的正电荷，使云体上部带上正电。如果有强对流运动，那么云体就会上下扫动，并像吸尘器一样吸收空中的电荷。当云体中的电荷达到一定的程度时，就会形成雷电。 从另一个角度上讲，雷电是人类的“氮肥厂”。科学家指出，亿万年来，地球靠雷电不断地向土壤中补充氮肥。据统计，每年发生在地球大气中的雷电达31亿次，平均每秒钟就有100次左右。雷电发生时，空气分子在瞬间被加热到2—3万摄氏度，空气中氮和氧电离并生成二氧化氮，被雨水溶解成为亚硝酸盐和硝酸，落入土壤后，又与某些金属矿物质化合，成为易被植物吸收的氮肥。据估计，每年因雷电而落到地面上的氮约有4亿吨，一次大的雷雨，就可以制造出4—5万吨氮肥。有人统计，地球上空每次闪电，大气就有1027氮分子变成了化合物中的氮。太空这座天然氮肥厂，它在“雷公电母”的操纵下，平均每年生产量竟达到世界用氮总量的10%。如果你仔细观察，就会发现常遭雷击的高压电线附近植物生长得尤为茂盛。 雷电还有助于植物的生长，是植物最好的“保健医生”。雷电形成了地面和高空之间的电势差，一般可达每厘米几千伏甚至几万伏。美国的植物学家研究指出，电势差越大，植物的光合作用和呼吸作用就越强烈。因此，植物在雷雨天后的一两天内，生长特别旺盛。科学家曾在实验里模拟人工雷电，发现经受雷电“袭击”的豌豆花期提前10天左右，玉米抽穗期提前7天，白菜增产15%—20%。实验证明，雷电的轰鸣所产生的巨大声波，还能震动土壤，致使土壤中有机肥料分解，便于农作物吸收。一部分电磁能转变为机械能，引起植物细胞振动，如同给植物进行保健按摩，使植物茁壮成长。同时，空气中的一些细菌和植物病毒也会在电闪雷鸣中丧生，大大减少了植物病虫害的发生。 雷电由植物的光电效应而诞生，植物又因雷电的作用而生长茂盛。正是因为千百年来这样的良性循环周而复始，才造就了今天繁茂的森林。 闪电可以给人类生活带来什么好处？虽然全球每年有不少人、畜在雷击下丧生，一些建筑物、设备被毁坏，然而，雷电也有其益于人类之处。 （1）在生命起源的早起过程中，雷电曾扮演过重要角色，具有不可磨灭的功勋。生命起源的化学演化说认为，早期的地球冷却后，火山喷发出的大量气体，如氢、氮、甲烷、氨、一氧化碳、二氧化碳和水汽等，在紫外线、宇宙空间辐射以及早期地球上雷电的作用下，原始大气中生成一些前所未有的有机化合物，并由雨水带进海洋。含有有机物的海水在亿万年的进化中逐渐合成了蛋白质、核酸等复杂的高分子物质，最后，具有自我复制和繁殖能力的原始生命体终于产生了。早在1952年，这一理论就已被美国科学家通过实验所证实。 （2）在人类进化史上，正是雷击森林起火，启发了人类学会用火。森林中被火烧死的动物躯体，远比活剥生吞来得有滋味，富于营养。这使远古人学会了吃熟食，促进了人体的发育及大脑的发展。雷电带来的火使人类在进化史上跨进了一大步。 （3）在农业上，雷电具有多方面功劳：雷雨在生长季节会给农作物带来充足雨水。雷电会使空气中的氧和氮电离并化合成一氧化氮和二氧化氮，他们被雨水溶解，落地后与土壤中的矿物质化合成易被植物吸收的氮肥。人们发现，在常受雷电打击的高压电线附近土壤中氮肥充足，作物生长茂盛，这正是闪电在空气高温制肥的功效。有人估计，每年因雷电落在地面的氮素约有4亿t。雷电还可引起地面和高空之间的电位差，这个电位差越大，植物光合作用和呼吸作用就越强烈。据研究，雷雨后1~2d内植物的生长和新陈代谢特别旺盛。如果在作物的生长期内有5~6次雷电，农作物成熟期将提前一周左右。 （4）雷电可以净化大气环境。雷电产生时，强烈的光化学作用会使空气中的一部分氧气发生化学反应，生出具有杀菌作用的臭氧。因此，一场雷雨过后，空气中弥漫着少量臭氧，加之雷雨时空气中灰尘被冲刷，令人感到格外清新舒适。另外，伴随雷雨而上升的气流，可将停滞于对流层下面的污染大气带到10km以上的高空，起到扩散的作用。 （5）雷电中储存着巨大的可利用的能量，它一次放电能量就达1~10亿J。美国某工程物理研究所研究证明，直接引用雷电中的大脉冲电流可产生冲击力，夯实松软的大面积基地；还可借助其放电产生的达数十万大气压的冲击功，进行相应的土木工程和各种放电加工应用。根据高频感应加热原理，利用雷电产生的高温，使岩石内的水分膨胀，从而可破碎岩石，达到爆破开采之目的。日本借助雷电进行矿山大面积爆破开采的实验已获得了成功。 有人认为：人类可以仿照大自然产生电能的原理，提供与天空中产生电闪雷鸣所必需的同样的条件在地面或地下建造这种类型设置，按人的意志获取廉价的能源。 （6）可以通过“人工引雷”，产生的强大电磁辐射，诱发种子基因变异，应用于人工育种技术，则可大大低于太空育种的成本。 |