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紙載體繩播,探尋新的種植方式

2008-12-23 08:14:07  編輯來源:互聯網  简体版  手機版  評論  字體: ||
 
 
紙載體繩播,探尋新的種植方式
撚制好的水稻種繩盤

紙載體繩播,探尋新的種植方式
水稻紙載體繩播技術田間試驗

  傳統播種是靠人工或半人工半機械完成耕耘、播種、覆土等工序,將裸種播入田間的。今天,這種使用了數千年的播種方法,面臨著新的問題:不利于機械化大規模作業,不利于精細化管理。

  

  在國家自然科學基金的支持下,沈陽農業大學教授任文濤課題組經過多年理論研究和田間實驗,首次提出了先在室內將作物種子、肥料和除草劑卷在一起制成種繩,然後再到田間播種的紙載體繩播種植理論,並解決了繩播過程中的關鍵技術,探索出一種多種物料動態精確定位與包容控制的新作物種植方法。

  

  種子需要「如此包裝」

  

  播種方法有裸種播種和包衣播種兩種形式。傳統的播種作業要進行開溝、播種、施肥、施除草劑、覆土、鎮壓等田間作業過程。它的優點是操作簡單,對生産工具要求不高。包衣播種是在種子的外表包上一層具有肥效作用的物質,使種子的形狀更加規則,有利于機械化播種,也有利于作物出苗。

  

  「播種是作物種植過程中的重要環節,其作業質量的好壞直接影響産量。」任文濤對《科學時報》記者說,「手工播種難以控制行距、株距,常出現過度密植或疏密不均的問題。即使采用包衣播種,播種機的作業質量,如條播機的播種量和排種均勻性,穴播機的穴距和每穴粒數等,也會受土壤條件等因素的影響。」

  

  經過多年研究,任文濤研究組提出了紙載體繩播種植理論,其核心是將作物的播種作業分兩步進行:第一步是利用研制的關鍵裝備——種繩撚制機,在工廠內將作物種子、肥料和除草劑等按農業技術要求卷在紙帶內,制成種繩盤;第二步是到田間,利用專門研制的種繩直播機進行開溝、放種繩和覆土鎮壓。

  

  「該技術最大的優點是能進行精確的質量控制,同時也能減輕田間勞作的工作量。」任文濤說,「種繩撚制時,不受農時季節限制,也不受土壤條件限制;又能保證種子、肥料和除草劑的相對位置和每穴用量等性能參數的標准化,爲訂單農業奠定了技術基礎,最終實現田間作業的簡單化和輕型化。這種方法不僅適用于水稻、大豆、玉米等糧食作物,更適用于蔬菜、花卉等種子價格高、穴距要求嚴格、肥料和農藥施用量精確的經濟作物。」

  

  更節約的播種方式

  

  「20世紀80年代美國等發達國家轉而研究精確農業,但從本質上看,精確農業是在傳統種植技術的框架內進行的,其實質仍是將種子直接播入田間。」任文濤說,所謂精確農業是利用3S(GPS全球定位系統,RS遙感,GIS地理信息系統)技術,根據田間每個操作單元的具體條件進行變量播種、變量施肥、變量施藥,以增加效益、減小浪費、保護環境的農業生産管理技術。

  

  美國首先從玉米帶開始,研究變量施肥和變量噴藥,目前該技術已經在多種作物和土壤上得到應用,但這些技術的最小變量地塊單元是1公頃。中國、澳大利亞、加拿大、德國等國的研究結果表明,該技術的應用條件是大規模農業經營、高度發達的農業機械化以及農業信息化。

  

  「從理論上講,智能化的播種機能夠根據實際情況實時地改變播種量、施肥量和噴藥量等,即構成所謂的線性控制系統。但從控制技術角度考慮,播種機具不可能實時調整上述參數,否則相關部件將過度磨損,同時也將過度消耗能源。因此,這些裝備必須設計成帶有死區的非線性系統,即只有在工作條件差異達到一定程度時才啓動變量調整系統。現階段我國以家庭爲單位的農業生産規模小,適合精確農業的大規模農業機械系統無法施展,同時農民文化水平較低,經濟承受能力較弱,農業信息化程度不高。精確農業在我國實際應用還需要相當長的時間。而紙載體播種技術有利于控制雜草、節水和促進機械化,比較適合我國國情。」任文濤說。

  

  1998年,任文濤研究組開始研究紙膜覆蓋水稻種植技術的節水、滅草、防病、環保和增效機理以及工藝規範。2001年又研究了水稻種繩直播種植技術的最佳種植時間、開溝深度、覆土厚度、中耕除草、水管理等方面的技術特點。

  

  「我們在前期探索性試驗中,雖然也取得了不錯的水稻單産,但坦白說,産量並沒有明顯提升,不過水、肥和農藥的節省很顯著。」任文濤說。

  

  以水稻播種來說,傳統的方法需要育苗、泡田和插秧。育苗一畝地費用約30元;泡田一畝地用水約300立方米,水費約20元;插秧是個重體力活,1人1天只能插1畝地,成本約80元。而種繩直播只需要開一個約5公分的淺溝,放繩、填埋即可。每畝種繩成本約30元,這樣每畝成本可節省約100元。

  

  「關鍵是,這種方法節省了大量的水、肥、種子和農藥。降低了化肥、農藥進入環境的幾率。還有一些經濟作物,種子是按粒賣的,使用這種方法,一粒種子都不會浪費。」任文濤說。

  

  一兩年就可投入使用

  

  在過去4年裏,該研究小組已經在此理論的指導下,在種子、肥料、除草劑和包容材料的初選,水稻種繩撚制機研制和水稻種繩直播技術等方面進行了探索性研究,研制出了紙載體種繩撚制機、播種機,並找到了合適的載體材料。

  

  目前,該研究組研制的相關機械還只是在實驗室、試驗田中小範圍內使用。下一步課題組還要進行些基礎理論研究,做一些參數優化的工作。比如種繩性能參數,怎樣才能讓種繩既有一定的抗拉強度、密封性,又有利于種子發芽,既無環境汙染,又能在30天之內腐爛。怎樣對種、肥、除草劑的比例和種子相對位置進行控制。怎樣優化種繩撚制機的機械性能等。

  

  「因爲機械研制部分的主要工作已完成,一兩年時間就會有較成熟的技術和設備用于實際生産。但這裏面可能還有個推廣的過程,我們的強項是作研究,而不是進行商業推廣。」任文濤說。

  (來源:科學網)
 
 
 
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