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：不利於機械化大規模作業，不利於精細化管理。
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，對生產工具要求不高。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，有利於機械化播種，也有利於作物出苗。
「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產量。」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準化，為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。這種方法不僅適用於水稻、大豆、玉米等糧食作物，更適用於蔬菜、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、保護環境的農業生產管理技術。
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啟動變量調整系統。現階段我國以家庭為單位的農業生產規模小，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於控制雜草、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產，但坦白說，產量並沒有明顯提升，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，又有利於種子發芽，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。
「因為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於實際生產。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）
