科學研究 - 北見工業大學：用巨分子化學控制發芽，試驗驗證減輕農作業負擔

當下這個季節通常北海道正處於農閒期。在寒冷的北海道，一年兩熟或一年兩茬複種難以實現，冬季農閒的傾向尤為明顯。等到水不再刺骨時，農戶們會突然進入忙碌時期。近年來的勞動力短缺已然成為困擾他們的「心病」。即便是糧食自給率超過200%的這片北國沃土也不例外。「要是能索性把作業提前到冬天完成就好了」——我們採訪了回應農戶需求，以巨分子化學挑戰控制種子發芽的浪越毅副教授。

在北見工業大學致力於解決農業問題的浪越毅先生

洋蔥「直播」難實現，耗時費力的「移栽」

此次採訪的地點，是位於日本北海道東部的北見市。包含該市在內的鄂霍次克地區是日本第一產業的集聚地——漁業規模位居北海道首位，農業規模也僅次於十勝地區，位列全北海道第二。其中洋蔥種植產業尤為發達，北見市出產的洋蔥，佔到了日本國內出貨量的約兩成。

北見市的洋蔥田（供圖：北海道農政事務所）

洋蔥的種植，需要花費很大成本。農戶需要在冬季利用塑膠大棚育苗，待開春後再移栽到室外的農田之中。98%的洋蔥產量都採用這種耗時費力的「移栽」模式。該模式還需要投入高達3000萬日元的設備，成為新晉農戶入行的一大壁壘。

讓農戶感到雪上加霜的是，勞動力短缺問題。開春之後，農戶便會陷入極度繁忙的狀態。為了應對隨之加重的勞作負擔，原本以移栽為主流種植模式的甜菜，現在正逐步轉向將種子直接播撒到農田裏的「直播」模式。但洋蔥和水稻的直播種植難度較高，目前尚未得到推廣。

利用聚合體控制發芽時間

在此背景下，北見工業大學的浪越毅先生（地球環境工學科副教授）正推進相關研究，力圖實現洋蔥等作物的直播種植以減輕農戶負擔。他的設想是，通過聚合體對種子進行包衣處理，從而控制種子從播種到發芽的時間。

用聚合體包衣處理的洋蔥種子。通過多種聚乙烯醚進行聚合反應，可將包衣材料調整為在5攝氏度左右發生軟化的狀態

聚合體會形成一道屏障，阻斷水分與種子的接觸，因此即便播入田間，種子也不會立即發芽；包衣用聚合體被調整為在5攝氏度左右軟化狀態，所以會隨春季氣溫回升逐步溶蝕分解。結果就是春天到來後，水分得以接觸到種子，最終生長發芽——這便是這套技術的原理。也就是說，農戶只需在氣溫低於5攝氏度的冬季完成播種，待季節輪轉、氣溫回升後靜待種子發芽即可。

雖然這聽起來這個想法或許有些異想天開，但浪越先生表示：「其實目前用到的多數種子都經過了包衣處理。不過，大多數的包衣主要是為了方便自動播種機作業、實現均勻撒播，同時提高種子的品種辨識度。」

浪越先生正在攻關的冬季直播栽培系統（供圖：浪越先生）

為實現晚秋播種，同步研發雙層包衣技術

浪越先生的目標是實現農作業的均衡化。經過反復向農戶徵求意見，發現只要能將農忙期的作業轉移到農閒期，就能大幅降低農戶的負擔與種植成本。而他正力圖用巨分子化學的知識應對這項挑戰。

浪越先生在提升功能上同樣全力以赴。這是因為在5攝氏度以下的環境中開展農事作業不僅要忍受嚴寒，還面臨著農田封凍後無法播種、農機設備也容易發生故障等難題。為此，為實現作物剛收穫後的晚秋時節也能夠播種，他正在試驗一種在原有包衣基礎上添加低溫水溶型聚合體、對種子實施雙層包衣處理的方法。

這項為實現即便在氣溫超過5攝氏度的秋季也能夠播種而在內層與外層使用性質完全相反的聚合體進行包衣處理的技術，目前已提交專利申請（供圖；浪越先生）

浪越先生也在考量該項技術的其他應用方向。他表示，希望能夠從各個向度實現對種子發芽的控制，例如促進低溫環境下難發芽的南瓜種子萌發，或是在聚合體逐步溶蝕的過程中，實現肥料的緩慢持續釋放。

反復開展田間實證，發芽率已達一定水準

這項研究的契機來自農戶的呼聲。2016年前後，浪越先生在探索跨學科融模具組裝研究課題的過程中，通過與當地農戶的座談，瞭解到農忙農閒的失衡已成為一大課題。他回顧道：「原本我並非隻以農業為研究方向，但作為在北見的研究人員，我認為這是一項值得鑽研的課題。」

「加之棄耕轉行的農戶數量增加，單戶農戶的種植面積呈持續增長趨勢。北海道農戶的平均年齡為58歲，雖比全國平均水平年輕約10歲，但老齡化進程不斷加劇已是不爭的事實。必須儘早採取應對措施。」

2025年，受夏季高溫少雨天氣影響，北海道全境的洋蔥出現鱗莖小型化問題，出貨量的減少導致市場價格大幅上漲。浪越先生通過「直播」模式種植的洋蔥，品質與傳統「移栽」模式種植的洋蔥相當。

目前技術落地還面臨諸多課題。農業領域中，產量與收入直接掛鉤，因此農戶很難冒險從傳統模式轉向新的種植方法。浪越先生為了驗證即便改用直播也不會造成產量下降，從當地農戶手中借用了部分農田，持續開展實證試驗。種子發芽率已從2022年恆溫器內試驗初期的40%，大幅提升至2025年農田實際種植中的64%。日本農林水產省向種苗企業等明確的洋蔥種子發芽率合規基準為70%，由此來看，該技術的發芽率已接近行業基準。