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空中播種是一種透過無人機、飛機或直升機等空中機械裝置噴灑種子的技術。當目的是重新造林時，稱為空中重新造林。
空中播種被認為是一種撒播播種方法。[ 1 ]它通常用於在火災後向需要植被覆蓋的大片土地上撒播不同的草和豆科植物。[ 2 ]大型野火會摧毀大面積的植物生命，導致侵蝕危害。[ 2 ]空中播種可以快速有效地減少侵蝕危害並抑制入侵植物物種的生長。在地形極為崎嶇、海拔較高或其他難以到達的地區，空中播種是其他播種方法的替代方法。[ 3 ]直播的問題包括發芽、害蟲以及囓齒動物或其他野生動物對種子的捕食。將苗圃從苗圃移植到田間是一種更有效的播種技術。飛播產量較低，需要比條播播種多 25% 至 50% 的種子才能達到相同的效果。[ 4 ]
空中播種也常用於種植覆蓋作物。常用這種方法播種的植物有多年生黑麥（提摩西、紅羊茅、紅頂、早熟禾）、蘇丹草、大豆、蕎麥、毛野豌豆、玉米、穀物黑麥、冬小麥、燕麥、猛獁或中紅三葉草、甜三葉草三葉草、berseem 三葉草和深紅色三葉草（蒂莫西）。[ 4 ]
歷史
據美國農業航空協會稱，美國空中播種的發源地是1921 年的俄亥俄州。塔普拉樹噴灑砷，以清除土壤中的砷。[ 5 ]這種早期作物噴粉導致了空中播種。
空中重新造林是空中播種的一種，早在 20 世紀 30 年代就開始使用，專門用於在某種類型的災難後重新種植林地。森林火災後，飛機被用來在檀香山山區播種，這些地區傳統方法無法到達。[ 6 ]這些實驗基本上不成功，因為種子傳播不良：種子未能獲得足夠的動能進入土壤，結果被大規模捕食。這反過來又在夏威夷引發了囓齒動物的侵擾。[ 7 ] [ 8 ]
到 1946 年，俄勒岡州已使用飛播技術在 500 多英畝的花旗松、奧福德港雪松以及 100 英畝的草地和其他被火災燒毀的樹木上播種。 1947 年，Crown Zellerbach Corporation 在俄勒岡州播種了 1000 多英畝土地。[ 9 ]
二戰剩餘的飛機最初用於空中播種，其中經常使用開放式駕駛艙斯蒂爾曼雙翼飛機。由於許多退伍軍人接受過駕駛這些飛機的培訓，這為許多人圍繞航空應用發展業務開闢了道路。如今，專業人士使用由渦輪螺旋槳發動機提供動力的飛機，並透過 GPS 進行導航以提高準確性。[ 9 ]
種子球的使用
1987 年，林恩‧加里森 (Lynn Garrison)提議創建海地空中重新造林計畫(HARP)，透過專門改裝的飛機撒播大量種子。種子將被封裝在吸收性材料中。這種塗層含有肥料、殺蟲劑/動物驅蟲劑，也許還含有一些蔬菜種子。海地有雙峰 雨季，春季和秋季都有降水。種子可以在掉落前幾天潤濕，以開始發芽。該項目從未實現。
2016年，肯亞在飛播中試驗了種球。在肯亞，使用種子球而不是簡單的種子進行空中重新造林似乎產生了理想的結果。[ 12 ]Seedballs Kenya（Chardust Ltd 和 Cookwell Jikos 之間的合作）截至 2021 年 11 月已銷售和監督分發超過 1600 萬個種子球。的比透過空中播種的效果更好，並且沒有公開的數據支持透過空中播種使用種子球的好處。
最近一次種子轟炸嘗試是由 DroneSeed 公司進行的，該公司於 2019 年開業。以最大限度地提高植樹作業的產量。[ 14 ]鑑於該公司的重點是救災，他們認為樹苗飛鏢不是有效的解決方案，因為“苗圃供應商缺乏在大規模野火後重新造林的能力，尤其是重複火災。” [ 14 ]
樹苗
20 世紀 90 年代末的一個項目計劃投放樹苗而不是種子。[ 15 ]樹苗將被裝在堅固且可生物降解的容器中，這些容器將充當彈體並高速刺穿地面。與簡單的空中播種甚至種子轟炸相比，這可能會保證更高的產量。該項目由位於馬薩諸塞州牛頓市的空中重新造林公司 (Aerial Reforestation Inc) 於 1999 年根據飛行員傑克沃特斯 (Jack Walters) 的原創想法開發。 [ 16 ]該公司計劃使用軍用運輸機 C-130，傳統上用於在戰場上佈設地雷。[ 15 ]截至 2019 年，該公司似乎不再營運。[ 17 ]其他研究人員仍在研究這些「空中樹苗飛鏢」的潛力，透過改善其空氣動力學來實現更好的土壤滲透，從而提高重新造林產量。[ 7 ]需要更多的研究來準確評估它們相對於其他重新造林方法的表現。
優點
飛播有幾個優點：[ 18 ]
- 它可以在最短的時間內實現大面積最有效的覆蓋。
- 它有助於在傳統方法無法播種的地區進行播種，例如非飛機難以到達的土地或地面條件過於潮濕的土地。
- 當現有作物已經種植時可以使用它。當生活在收穫作物和生長季節結束之間的時間間隔很小的地區時，這一點很重要，因為收穫後播種覆蓋作物可能會因低溫或潮濕而導致林分建立不良。
土壤條件
土壤濕度對於飛播的成功起著重要作用。種子發芽和生長所需的足夠土壤濕度要求頂部 0.5 -1 英吋保持濕潤。這些條件應在播種時或播種後 10 天內進行。如果此時不存在所需的土壤濕度，種子可能會成為昆蟲和其他動物捕食的目標。除了土壤濕度之外，地表條件對於飛播和種子的成功也起著關鍵作用。[ 18 ]
最好的土壤表麵條件是潮濕且易碎的土壤。疏鬆、粗糙、有裂縫或殘渣覆蓋的土壤表面也非常有利於種子發芽。這些條件使種子能夠與潮濕的土壤進行最佳接觸，同時充分讓種子沉入地下。除了土壤表面條件之外，另一個重要因素是飛播時機和播種量。[ 18 ]
播種時間和播種量
飛播覆蓋作物時，必須在條播覆蓋作物之前至少 7 至 10 天播種。原因是飛播法比條播法慢。與其他更傳統的方法（如條播）相比，飛播的大多數植物的播種率應高 25% 至 50%。需要更高的播種量才能獲得與其他方法相同的產量。這主要是因為，透過空氣播種，種子通常可以在土壤表面停留更長的時間，使種子更容易被鳥類、昆蟲和其他動物捕食。[ 18 ]
直升機與飛機
關於哪種類型的飛機更適合空中播種一直存在著許多爭議。有一些證據表明，在已經建造的田地裡播種時，直升機可能最適合這項工作。這是因為直升機槳葉吹來的風會導致已經長成的作物的樹冠搖晃和張開。這使得更多的種子能夠到達下面的土壤。直升機的另一個優點是它們的機動性更強，可以處理不規則形狀的場地，而飛機則難以應對此類場地。飛機的真正優點是它比直升機更快並且能夠承載更重的負載。這使得飛機能夠更快地完成工作，從而減少在空中花費的費用。[ 18 ]
部署方式
對於覆蓋作物的使用，美國農業部的建議仍然是直接播撒種子，而不將種子包衣成球。[ 4 ]
重新造林
從農作物噴灑飛機上投下種子球是最常見的方法，肯亞 Farmland Aviation 就採用了這種方法，該公司是活躍在這一領域的少數公司之一。他們聲稱每小時能夠在數萬英畝的土地上撒播多達六噸的樹種。
直到2017年，無人機才用於空中播種。低成本無人機缺乏有效載荷能力，航程限制了它們對於大多數空中播種應用的需求。然而， Parrot SA和BioCarbon Engineering開發的無人機已經解決了這個問題。它每天能夠投放 100,000 個豆莢。[ 19 ] [ 20 ]
滑翔傘部署正在肯亞進行測試[什麼時候？ ]並且由於成本低、速度低、海拔高，因此有望實現較高的重新造林率，即使種子噴灑速度可能比大型飛機的部署速度慢得多。
可行性和弱點
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儘管產量較低，但人們對飛播的興趣最近有所增長，同時也在尋找一種快速的系統來重新造林並應對全球暖化。使用飛機/直升機的優點是能夠快速播種大面積，甚至是偏遠地區，否則用於主動重新造林是不切實際的。
因此，空中播種最適合那些偏遠、崎嶇、交通不便或人口稀少而導致育苗困難的地點。它特別適合“防護林”，因為直升機或飛機可以輕鬆地將種子傳播到陡峭的斜坡或偏遠的流域和孤立的旱地地區。它似乎也非常適合在可能缺乏熟練工人、監管人員和重新造林資金的地區使用。它有潛力幫助增加用於飼料、食品和蜂蜜的木本作物以及用於燃料、郵政、木材、木炭和紙漿的木材的產量。
種子球和空中重新造林對環境條件非常敏感。在某些情況下，種子部署可能不切實際，因為場地可能需要準備或季節可能錯誤。為了成功發芽，種子通常必須直接落在礦質土壤上，而不是落在已建立的植被或未分解的有機物上。當有機物堆積較厚時，通常必須對該地點進行焚燒、開溝或盤整。伐木後留下的土壤擾動通常就足夠了。崎嶇的地形更適合撒播播種，但即使在最好的條件下，產量通常也很低。
在某些地點，可能需要進行地面準備。場地準備和播種作業必須良好協調，以滿足種子迅速發芽和種子成活的生物學要求。乾燥的地方可能需要專門建造脊狀或盤狀，以優化到達種子的降雨量。過於潮濕的場地可能需要隆起或排水。
只要種子找到適合的苗床，田地坡度並不重要。陡峭的流域、侵蝕山坡、光禿禿的山坡和植被稀疏的棄土場通常適合飛播（然而，在一些土壤光滑、裸露的陡坡上，雨水可能很容易將種子沖走，從而無法成功播種）。
乾旱和稀樹草原（例如年降雨量低於 800 毫米的地區）最需要重新造林。這些地區原則上飛播具有非凡的潛力。其中包括大片未使用或未充分利用的土地，樹木稀疏，且不限於私人土地，因此通常可供飛機進入。這些地區的本土樹木（例如金合歡樹屬和其他屬的樹種）通常能夠很好地適應在困難的田間條件下生存。這些樹種不是木材樹種，而是木柴、飼料、水果、樹膠、侵蝕控制和其他此類用途的樹種。
作為任何重新造林方法的先決條件，所選的物種必須適應該地區的溫度、生長季節的長度、降雨量、濕度、光週期和其他環境特徵。理想情況下，在進行飛播之前，應建立試驗田來測試那些最有可能在選定地點發芽和成功生長的物種。即使物種具有正確的特徵，也可能需要謹慎地測試不同來源的種子，以找到最適合該地點的種子。
使特定物種或多或少適合空中播種的特徵包括：
- 種子大小
- 種子供應情況
- 種子在土壤表面發芽的能力
- 發芽和幼苗生長速度
- 承受極端溫度和長時間乾旱的能力（正統種子）
- 耐受土壤條件的能力
- 耐光性
- 大量儲存時種子的穩定性
- 種子是否適合用機械播種裝置處理，
- 幼苗深主根的發育速度，使它們能夠在發芽後的時期承受不利的氣候條件。
擁有高度適口種子的物種幾乎沒有成功的希望，因為野生動物在種子有機會發芽之前就吃掉了種子，除非將其製成顆粒。此外，小種子和輕盈、有糠秕的種子更容易在風中飄移，因此在掉落過程中更難瞄準。然而，小種子落入裂縫中，然後更有可能被土壤覆蓋，這提高了它們的生存機會。事實證明，空中播種對於「先鋒」物種效果最好，這些物種在空曠的地方迅速發芽，適合在裸露或受干擾的地區生長，並且在陽光直射下生長良好。
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—— Matthew 22:37 —— 馬 太 福 音 22:37