雷电活动是大自然中常见的气象现象，其与农业生产密切相关[1]。雷电天气发生时，可能会损毁农业设施，使其无法正常使用，严重时可能引发安全事故，不仅会给农业生产带来重创，还会威胁周边民众的生命安全。庄妍[2]分析表明，设施农业中的日光温室、大棚等设施多采用金属骨架结构，且位于空旷田野中，易成为雷电直击目标；此外，雷电发生时多伴随大风、短时强降水等天气，对设施农作物造成多重损伤。李右清[3]研究指出，雷电可能会损坏农业观测仪器设备、农田小气候观测站，从而对农业生产产生严重影响。因此，明确雷电对农业设施的破坏机制，掌握切实有效的防御措施对农业生产具有重要的现实意义。
兴安盟作为重要的农牧业生产基地，随着农业现代化进程的加速推进，该地区大力发展设施农业，农业基础设施不断完善，在提高农业生产效率、保障农产品品质与质量方面发挥了关键作用。然而，特殊的地理位置与气候条件，使其成为雷电高发区。据统计，2014—2024年该地区累计雷暴日达1 241 d，年均雷暴日113 d，对农业设施构成严重威胁[2]。因此，本文结合2014—2024年该地区雷电发生情况，分析了雷电对农业设施的损害情况以及损害原因，并提出农业设施防御雷电灾害的策略，为保障当地农业安全生产、促进农业可持续发展提供参考。
1 雷电天气对农业设施的影响情况
2014—2024年兴安盟气象局雷暴数据显示，该地区雷电灾害呈频发、重发态势，对农业设施构成明显影响，包括种植设施（35次）、农田水利设施（14次）、电力与通信设施（27次）和其他设施（8次）。
1.1 种植设施
2014—2024年兴安盟有35次雷电灾害对种植设施构成影响，涵盖结构损坏、棚膜损坏和内部设备损坏。（1）结构损坏。结构损坏的发生频次居于首位，在研究时段共出现15次。雷电产生强大的雷电流易通过金属骨架传导，极端高温致使金属骨架出现熔化、变形甚至断裂现象，严重损害温室大棚的稳固性，使其无法抵御大风、强降水等恶劣天气，最终导致农业遭受严重损失。（2）棚膜损坏。雷电造成温室大棚棚膜损坏现象也极为常见，在研究时段共出现11次。一旦棚膜受损，温室大棚内的保温、保湿与透光性等性能均明显下降，直接影响农作物正常生长，使其产量大幅下降。（3）内部设备损坏。雷电还会损坏温室大棚内部的温控、通风等设备，在研究时段共出现9次。这些设备是维持大棚内部适宜温度和湿度、保障空气流通的核心部件，对营造稳定、适宜的农作物生长小气候至关重要。大棚内部设备受损，会导致农作物生长小气候失衡，对农作物正常生长、品质及产量形成均造成不利影响。
1.2 农田水利设施
2014—2024年研究区出现14次雷电灾害，对农田水利设施造成严重影响，涵盖水泵及电机受损、输水管道损坏和灌溉控制系统故障。（1）水泵及电机设备受损。该现象在研究时段共出现5次，水泵及电机受损，将直接影响农田灌溉与排水功能。灌溉时无法正常抽水、送水，易引发干旱；排水时无法及时排出积水，易引发农田内涝，严重影响农作物正常生长。（2）输水管道受损。该现象在研究时段共出现4次，雷电产生的振动波、地电位反击等作用于输水管道，使其连接部位松动甚至脱节，管道自身也因应力集中而破裂、移位，导致灌溉水输送当中出现漏水、断流等现象，水资源利用效率明显下降。（3）灌溉系统故障。该现象在研究时段共出现5次，灌溉系统故障时，将无法结合农田实际需求，精准控制灌溉时间与灌溉量，导致出现灌溉不足或灌溉过度等问题，对农作物科学用水及高效生长产生不利影响。
1.3 电力与通信设施
除种植设施、农田水利设施外，雷电对区域内的电力与通信设施也会产生一定影响。2014—2024年研究区累计有27次雷电灾害使电力与通信设施遭到严重影响，以变压器、输电线路、配电箱及开关、通信基站设备受损最为常见[4]。（1）变压器受损。该现象在研究时段共出现4次。变压器是电力传输的关键设备，其遭受损坏将导致局部电力供应中断，使温室大棚内灌溉、照明等农业设施系统无法正常运转。（2）输电线路受损。该现象在研究时段共出现10次，具体表现为电线杆倒塌、电线折断、绝缘层破坏等，可能导致电力传输中断，使各种电动设备停止工作，严重干扰农业生产秩序。（3）配电箱及开关故障。该现象在研究时段共出现6次，主要表现为开关跳闸、熔断器熔断、漏电保护器失灵等，严重影响电力分配与设备的用电安全，使农业设施无法正常接入电源，同时还存在漏电等安全隐患。（4）通信基站设备故障。该现象在研究时段共出现7次，多表现为电子元件烧毁、信号传输故障，导致农业物联网系统、远程监控系统等无法正常运行，对农业生产智能化管理产生不利影响。
2 农业设施遭受雷电灾害影响的原因分析
2.1 雷电发生方面
研究区地处中纬度地区，是冷暖空气频繁交汇地带。夏季，源于海洋的暖湿气流与北方的冷空气在其交汇，形成强对流天气，为雷电天气的发生创造了有利条件。同时，该地区地形复杂，地势起伏明显，山区地形的抬升作用促使空气发生强烈对流，极易形成雷电云团，致使雷电活动频繁。雷暴观测资料显示，2014—2024年兴安盟年均雷暴日达113 d，部分年份将近200 d。雷电发生时在瞬间释放巨大能量，由此产生强大的雷电流，一旦击中温室大棚、输水管道等农业设施以及变压器等电力系统，导致温室作物受灾、农田灌溉中断，进而影响农业生产[5]。
2.2 农业设施建设方面
农业设施的建设质量，是其遭受雷击影响程度的重要决定因素之一。设计科学性方面，部分农业设施在建设初期未能结合当地的雷电活动规律开展防雷设计。在选址上，部分温室大棚建设在空旷且地势较高处，使雷击风险明显增加。此外，部分温室大棚虽安装有接闪器、引下线等防雷装置，但可能存在接闪器安装高度不足、接地装置电阻偏大等现象，难以将雷电流有效泄放入地，进而对棚内设施造成影响。农田水利设施因多接触水体，雷击风险更高，质量不达标会引发电机、阀门故障及灌溉水带电等安全问题；电力与通信设施建设质量不达标会造成线路短路、设备烧毁与信号中断。建材选用方面，部分建设主体为控制投入成本，选用的建筑材料抗雷电冲击性能较弱，难以抵御雷电的瞬时作用。如部分塑料大棚的骨架材料强度不够，在雷电伴随的强风作用下，大棚骨架易被折断，影响大棚整体结构。
2.3 应急防控措施方面
雷击应急防控措施的有效性，直接关系到种植设施、农田水利设施、电力与通信设施在灾害发生时的受损程度及灾后恢复情况。首先，灾前预警信息传递效率有待进一步提升。目前，雷电灾害监测预警体系相对完善，但预警信息发布渠道单一，加上部分地区网络通信覆盖不足，使雷电预警信息难以第一时间传递到每一位农户手中，最终导致农业设施未提前做好雷电防护而遭受雷击(种植设施严禁人员进入棚内作业；关停泵站、水闸等电气控制系统；暂停物联网数据采集设备运行）。其次，农户防雷意识有待进一步加强。研究区部分农户防雷相关知识储备不足，缺乏主动防雷的意识。农户对农业设施防雷隐患的识别能力和设施雷击损坏后的应急处置能力有待加强，使农业设施遭受雷击风险明显增加[6]。此外，应急响应机制有待进一步完善。目前，研究区部分地区暂未构建完善的农业设施雷电灾害应急响应机制。在雷电灾害发生后，各环节协调机制有待进一步完善，进一步细化责任分工。大棚骨架、电气设备等应急物资储备不足，无法满足灾害后设施快速修复的需求。
3 农业设施防御雷电灾害的措施
3.1 强化农业雷电灾害监测预警与技术指导
针对研究区雷电频次高、强度大的特点，应强化农业雷电灾害监测预警与技术指导工作，提升主动防控能力，包括以下几个方面。（1）强化雷电监测与预警技术应用。加大在雷电监测领域的投入，结合种植设施、农田水利设施及电力与通信设施的空间分布特征，适当增加雷电定位系统的布设密度，引进雷达监测技术、卫星云图分析技术等先进技术手段，实时监测雷电的发生、发展及演变路径，提升雷电监测的及时性与精准度。同时，构建雷电灾害预警信息共享平台，实时共享雷电预警信息，为种植设施的结构防护、农田水利设施的输水安全及电力与通信设施的稳定运行提供精准的信息支撑。（2）强化雷电风险评估。组织气象、工程技术、农业等工作者，针对各区域农业设施开展全方位、精细化的雷电风险排查与评估工作。重点排查种植设施（温室大棚骨架、材料）的防雷薄弱点，农田水利设施（输水管道、泵站）的接地情况，以及电力与通信设施（变压器、信号基站）的防雷装置配置现状，明确划分雷电灾害高低风险区，并对各风险区的农业设施制定差异化的防雷标准与措施，以保障农业设施的安全性。
3.2 提高农业设施建设质量
提高农业设施建设质量是增强其雷电防御能力的关键。（1）优化设计。邀请专业防雷设计人员参与农业设施设计，充分结合当地雷电活动规律、地形地貌等，科学布局各农业设施。针对温室大棚，合理选择建设地点，尽可能避免空旷、地势较高等雷电高风险区[7]；强化灌溉泵站、水闸等设备的电气防护，安装浪涌保护器与接地装置；规范田间输电线路布线，加装避雷线与避雷器，确保接地电阻值符合农业电气安全标准。同时，构建防雷设计审查机制，严格审查防雷设计方案，以确保设计与相关标准、规范等相符。（2）严格选材。严格选用与防雷要求和标准相符的建筑材料。采用防雷接地钢材搭建大棚骨架，对金属构件做防锈绝缘处理；选用耐腐蚀、高强度管材建设输水系统，对堤坝、蓄水池等水工构筑物做防渗加固处理；选用防雷型物联网监测终端与通信基站，配置备用发电设备与应急通信模块。
3.3 强化农业雷电灾害应急防控能力建设
强化农业雷电灾害应急防控能力建设，包括以下几个方面。（1）拓宽预警信息传播渠道。除广播、电视等常规信息传播手段外，综合运用手机短信、手机APP、公众号等现代信息技术手段。同时，强化雷电灾害预警信息发布管理，尽可能采用通俗易懂语言，搭配简单明了的图示，（种植设施“断电+遮盖”；农田水利措施“关停设备+封锁水域”；变压器、基站周边张贴预警响应流程图）确保农户快速理解并及时采取有效的防护措施。（2）强化防雷知识宣传与培训。通过发放防雷宣传手册、举办防雷知识培训班和开展科普讲座等多种方式，向广大农户宣传与普及雷电危害、预防方法及应急处理措施等知识。同时，定期组织实践演练，模拟雷电灾害发生场景，使农户亲身体验应急避险、自救互救等操作流程，提升其实际应对能力。（3）建立健全应急响应机制。针对农业设施构建明晰的雷电灾害应急响应机制，明确各部门在雷电灾害防御中的具体职责及分工，并制定详细的应急预案，具体包括雷灾发生后的应急处置流程、人员调配、物资保障等；同时定期组织各部门间的应急演练，提高协调配合能力与应急处置能力[8]；此外，强化应急物资储备管理，构建应急物资储备库，储备适量的大棚骨架、薄膜、水泵等农业设施设备，同时定期检查与更新应急物资，以确保物资均处于良好备用状态。
4 结语
研究区雷电天气对农业设施的影响较大，涵盖种植设施、农田水利设施、电力与通信设施等方面，其成因包括雷电频次高且强度大、农业设施建设质量有待提升、应急防控措施有待完善等。对此，研究区可从强化农业雷电灾害监测预警与技术指导、提高农业设施建设质量、强化农业雷电灾害应急防控能力建设等维度着手，以最大限度减轻雷电对农业设施的威胁，推动当地现代农业高质量、健康发展。