关于中国种子定向播种技术的专利分析

摘 要：随着社会的发展，现有耕地面积不断的下降，如何提高农作物的亩产量已成为人们急需解决的问题。定向播种是指在播种的过程中，通过外力干预种子使其在土壤中以一定的方向统一排列的播种方式。定向播种可合理排列作物叶片，改善作物田间的光照和通风情况，并可以增加种植密度，达到提高单产的目的，因此对种子定向播种技术的研究有着重要的意义。本文通过对中国专利申请中的种子定向播种技术的分析，总结了国内在该领域的发展情况。

关键词：种子；定向播种；纸带；螺旋振动盘；图象处理

中国作为农业大国，其粮食种植生长对国民经济发展起着重要作用，在现有耕地面积不断下降的情况下，如何提高种子单产对未来农作物的稳产、高产等方面具有十分重要的作用。

定向播种的作物主要有水稻、大蒜和玉米等，国内关于种子定向播种的理论起始于1956年并最早用于玉米的种植。研究人员发现，玉米的叶片如果按照一定规律有序排列，能使植株更好地利用光能，增加田间的通透性。研究人员最早是采用人工将种子定向栽种在土壤中，使其长出后的玉米叶片朝向一致。经过与普通种植的玉米对照实验，结果表明，经过定向播种的实验地平均长势良好，产量有大幅度提升[1]。

1、种子定向播种专利分类统计

种子播种的专利分类号较为准确，主要集中在大组“A01C7/00 播种”及其下面的小组中，通过用关键词“玉米，水稻，种子，播种，种植；定向，同向，选向，不同方向，有序，排序；播种机，播种器，装置”进行检索，共得到141篇文献，其中主要集中在小组“A01C7/20 导种和播种的播种机零件”中，共计117篇。

通过对141篇文献的申请时间进行统计，得出结果如图1所示，通过图1可看出在1985-1990年间只有两件专利申请，而且都是个人申请，随后申请量逐年迅速增加，在2011-2014时间里共有83件申请，比1985-2010年间的总和还多，由此可看出随着科技的发展，人们对种子的定向播种的研究也越来越多，且技术越成熟。

从图2可看出专利的申请中主要集中在高校及科研院所，所占比例为52.4%，其中企业和个人的申请所占比例分别为22.3%、25.3%。由此可看出种子的定向播种还处于研究阶段，没有大规模的走向生产实践，其中高校的研究处于领先地位，主要集中在中国农业大学、华南农业大学、浙江理工大学及湖南农业大学等，其中中国农业大学的申请最多共23件，占高校及科研院所申请量的35%，企业的申请主要是集中在水稻、玉米等领域；个人申请中的装置比较简单，且主要是集中在对玉米的定向播种。

2、种子定向播种技术的初期发展

在玉米播种种通过干预种胚在土壤中的空间位置，使植株叶片与垄向垂直，按人为意向有序伸展，降低玉米在高密度栽培条件下，群体中叶片间相互遮光郁闭，最大限度地提高光能利用率，进而达到增加密度和提高产量的目的。早期人们开始种子定向播种主要是采用人工丢种，通过人为的去其使种子成一个方向排列。但这样需要大量的劳力，且效率低。随着人们的生产实践，有人提出首先将种子定向粘贴在纸带上，然后再将粘有种子的纸带通过犁或开沟机铺放在沟中从而实现定向种植

其中最有代表性的是专利CN1060006A，提出一种玉米定向播种方法。它以生物降解扭料薄膜带或纸带为种子软体。用淀粉粘合剂将种子按同一方向、一定间距排列粘贴在种子载体上，经烘干即为种子带，将其拉统在圆盘滚子上，在犁开沟前进时带动回盘滚子转动，将其上的种子带铺放在土沟中，覆土即完成定向播种[2]。

该方法在一定程度上避免了人为弯腰丢种，但是还仍然需要人工将种子粘贴在粘带上，自动化程度不到，效率低。在随后的一段时间内，这种以纸带定向播种的方式有了进一步发展，随后很多发明人提出了各种各样的带状定向播种的方法，但是由于这种种子的粘贴仍然没有摆脱人工的劳动，没有从根本上解决问题。

3、种子定向播种技术的成熟发展

由于周期的振动会使颗粒物体跳动，由于重心的作用，颗粒物体会产生定向的规律排列，根据这一原理，种子的定向播种技术逐渐进入大规模的时代。浙江理工大学在CN102090185A中提出了一种弧线型导向板超级稻定向播种装置。该装置使稻种在振动平板上沿着弧形导向板滑动并产生转向，使稻种胚胎按同方向沿导向板排列进入抛物线板，以水平速度离开抛物线板，与秧盘水平前进速度一致，确保触土后不跳跃，有序排列，达到出苗位置均匀分布[3]。

中国农业大学在专利CN102918963A中提出一种玉米种子定向分离定距排种装置。它包括一支架、一电磁振动装置、一定向排种通道、一直线输送通道和一分离定距装置。通过电机振动和轨道的振动实现玉米的定向排列 [4]。

4、种子定向播种技术展望

实现种子机械化定向播种仍存在很多技术难点：首先，传统播种机的排种器排出的种子杂乱无规律；其次，如何保证在将种子输送到土壤的过程中种子的排列顺序不发生变化；最后，如何减少其在地面的回弹以致减少种子顺序的变化，以及如何减少在接下来覆土过程中对种子状态的影响。

总之，要实现种子的机械化定向播种，一是要实现种子的定向排列，二是要将排列好的种子播到地里去。可以将种子经过一系列的加工定向后，将种子按照一定的顺序排列。此外，可以在传统播种机上，将传统的排种器改进成可以进行定向排种的机构，同时缩短输送管，降低种子落地的高度，进而减少种子的变向，达到定向的口的，也可以采用高新的技术，如光谱成像、高速摄影等技术，提高定向播种的作业效率。

参考文献

[1] 张斌，俞亚新超级稻稻种定向播种的原理研究[J]浙江理工大学学报，2008（4）：454一456.

[2] 段晋宏.一种玉米定向播种方法.CN1060006A[P]. 1992.04.08.

[3] 浙江理工大学. 弧线型导向板超级稻定向播种装置. CN102090185A[P]. 2011.06.15.

[4] 中国农业大学. 一种玉米种子定向分离定距排种装置及其操作方法.CN102918963A[P]. 2013.02.13.