Google+ 生物產業機械: May 2005

Tuesday, May 31, 2005

高接梨

主題:高接梨
張鈞傑

  這週上課一開始,老師便放了一些有關育苗、移植和嫁接的影片給我們看。當中令我印象最為深刻的,就是嫁接技術了。當我們利用機械將兩株不同的作物重新接枝時,不但不會使得作物死亡,反而能讓新的植株同時具有嫁接前兩個作物的優點。不可謂不神奇。而雖然我們看的影片好像大多都是從日本那邊來的,但是其實嫁接技術在台灣其實也已經應用的頗為廣泛。底下就來介紹台灣目前也是十分成熟的嫁接技術:高接梨的嫁接技術成果。

  為何需要將梨做嫁接的動作呢?原因是一般優良的梨種多生長於寒帶,台灣除少數高冷地區外,並不適於栽植。變通的方法,就是在適應平地生長的橫山梨枝條上,嫁接已分化出花芽的寒帶梨接穗。此接穗上所結的果,即為高品質的「高接梨」。這些接穗的樹種,需在高冷環境中才能分化產生花芽,因此每年都需重新進行嫁接的工作。




  接穗時果農會先在果樹的枝上割一條縫,再將接穗削成約30度左右的斜角,把接穗適當的插入母株的切口中,最後再用絕緣膠布以繞圈的方式包起來。





  高接梨的母樹(橫山梨),所結的果,品質不佳,所以用接穗的方式來改良。約在11月中旬時接穗,一個月後(水梨約乒乓球大)便以紙袋將之套住以防病蟲害。




 採收後先將不好看的梨挑出,再依重量將水果分成 5~7級,下圖即為分級的機器。




  高接梨技術的發展,可說是目前台灣農業自動化和專業經濟化一個成功的典範。

溫室設施

主題:二十一世紀的溫室
張鈞傑

  這一周是由方煒老師代課,主講的題目為溫室。上課中老師先提了一個別人曾經問過他的問題:台灣已經算是個四季如春的寶島了,那還要溫室做啥勒? 而老師的回答也很妙:就算是在台灣,同樣面積的一畝地,要是我的地種的是有溫室保護的經濟作物,我最後的收入可能能夠比沒溫室的多上幾十倍,那你覺得我們需不需要有溫室勒?

  老師的回答雖然是純粹由經濟報酬的觀點來回答,但實際上,這確實是需要重視的一個問題。尤其這也是影響到為什麼今日農藝領域較不受年青人喜愛,而導致農村人口一直流失的關鍵點之一。但老師也說了,其實要是溫室發展的好,其產物的附加價值是可以比高科技產業還要高的。就像現在一顆IC可能只值幾十元,其價值還不如一朵玫瑰花,更別說是可能要好幾百塊的高等盆栽了。也因此,發展更新更好的溫室,來使得台灣未來的農藝能有持續且看好的遠景,就變成一個重要的課題了。

  面對即將到來的21世紀,未來的溫室進展,將是希望溫室能更高、更大,功能更加複雜化,但是成本要求要愈低。而且必須得滿足以下需求:

1.單位面積更高的產量。
2.產品的品質更為提高、更好。
3.化學品(農藥、肥料等)的使用量愈低。
4.資源(能源)與資材的消耗愈少。
5.興建與使用成本愈低。

為了滿足上述,溫室產業的未來發展將有如下的演變:

一、溫室愈高、面積愈大、功能愈完善

  由於材料與建築結構之進步,溫室高度逐漸加高,溫室高度愈高,能夠利用的上方空間愈大,許多機具如自走式噴灑設備,行走式天車輸送設備等都可以在上方空間活動,由於所有機械設備都必須付出高投資成本,因此溫室面積愈大,機器功能發揮愈容易,另一方面環控功能愈加強。以屋頂開啟式之溫室為例,除了屋頂開啟設備,也添加了水牆、風扇、內遮蔭、加溫機等環控設備。

二、善用陽光

  陽光對於溫室的重要性,不僅在於利用進入的光能量進行加溫,而且要善用光合作用光譜範圍內的各種色光,例如利用近紅外線與其他顏色光之比例,對植物之成長或花朵著色特性都可以控制。
  由於光質的利用性,未來的覆蓋材料中塑膠布比玻璃更為重要。由於塑膠布在製造過程可以添加各種化學原料,因此可用以調節進入溫室內部的光質。未來的塑膠布覆蓋材料將會出現以透過不同光線為訴求的原料,以供生產者選用。

三、更複雜的環境控制系統

  溫室內部環境系統在未來不僅是提供作物一個良好生長空間,還要設法協助植物扺抗病蟲害。因此環控的目標不僅只是滿足作物成長生理需求,也要考慮病蟲害的繁殖環境。在生物防治的應用比例逐漸增加時,利用電腦環控使作物生長與生物防治之環境需求達到最佳化。以荷蘭為例在過去十年之內,由於生物防治之引入應用,農藥的使用量已降低了80%。未來目標則是結合環控系統,使生物防治效果更佳。

四、離地栽培與植床應用

  由於土壤病害造成的連作問題,在亞熱帶地區的溫室栽培逐漸朝向離地栽培。離地栽培代表不再種植於地面,而是栽植於介質袋或盆器之內。完成栽培,收穫作物之後,再更新介質,或是將介質重新殺菌、清理。此外未來的溫室栽培逐漸朝向以植床為單位,先種植於盆器之內,再放置於植床。在工作間完成種植作業,以輸送機具將植床送入溫室。溫室內部以環控系統加以管理,由於人員行走的空間保留至最低程度,因此空間利用率更高。此種作業型態有兩點特色。

1.人員在溫室內的工作時間減少到最低,因此溫室內部的環境控制以作物為主,而不再以工作人員的舒適程度為主。此即為以作物需求為優先之環控策略。

2.在最初之種植至最後的採收作業都在工作室內進行,因此以作物靠近機器,而非以機器接近作物。機器不必一邊行走、一邊作業。機械結構可以簡化,成本可降低,而且動作可更加精確。

五、影像處理技術之應用

  在傳統的園藝機械中,溫室產業使用的機器主要以介盤充填機,播種機、上盆機、移植機與自走式灑水機具等為主。近年來影像處理技術與機器結合稱為機器視覺。包括檢視作物的生長狀態,檢測植物是否存在病蟲害等等。合格品加以分級,不合格品則送回溫室繼續栽植或丟棄。

六、自行組合式溫室

  在未來的產業趨勢中,人力資源更為珍貴,技術性操作者之工資下降的機會有限,在溫室興建成本中,人力成本占總成本之比例愈來愈高。為了有效降低成本,溫室公司的對策包括減少了零組件種類,施工作業簡化,與鼓勵購買者自行組合溫室。在許多產業中,DIY逐漸與起,溫室產業也不例外。以法國DICHEL公司為例,其溫室興建之前,由該公司工程人員,在興建地區召募臨時工人,三天之後每人每天可搭建100坪以上的溫室。溫室公司也逐漸朝向此DIY方式溫室成本,以競爭世界市場。

  由上述之討論可知,二十一世紀的溫室不僅只是一個遮蔭蔽雨的設施,而是一座植物生產工場。結構要愈簡易,成本要降低,功能要複雜多樣化,而世界性的競爭愈強。溫室除了提供作物生長的空間,也要用以執行綜合性病蟲害防治之功能,要協助保護生態環境。所有生產的資源如灌溉水、介質、作物殘餘物都要回收處理。台灣對二十一世紀溫室工業之規劃要是做的好,也可能能是另一個多元發展下的重要產業。

參考資料:http://bse.nchu.edu.tw/prod01.htm

移植

主題:穴盤苗生產
張鈞傑

  這一週的主題進入到了作物的移植技術。在探討相關的內容之前,我們必須要先對"為何需要移植"這個問題做一番了解。移植這個動作的主要目的,旨在將半成長之幼苗先種植到另一個較為寬潤的環境,使其利於早期之成長。課堂上講了許多關於移植的特點,而且還介紹了近來十分常用也十分實用的一種移植技術-穴盤苗生產技術。這種技術相較於傳統的育苗移植方法有著蠻大的不同,利用這次心得便來做個比較整理跟介紹。




  傳統的育苗方法大多直接在田間設置育苗圃育苗,移植時容易受傷造成損失。
傳統的育苗技術缺失有下列幾點:
  • (一)種子及土壤均未作消毒,在幼苗期常己感染病菌,影響以後生育及產量甚鉅。
  • (二)田間作畦育苗在移植挖掘時,易傷及根部,增加病原侵入的機會,如番茄、甜淑的青枯病、甘藍的黑腐病等,均極易於移植時經由根部傷口傳染。
  • (三)掘苗時因根部所能帶的土壤有限,形同裸根苗,且苗已受傷,定植後植株會發生萎凋現象,約需一星期後待新根長出,植株始能恢復生長勢。

  因此:改進育苗技術-穴盤育苗便因此而研發產生。穴盤育苗是把種子播植到稱為連結穴盤的特殊育苗容器中,在最經濟的空間,培育出壯健苗,其菜苗在移植到本圃時,可以完全不傷根部取出定植。



  • 穴盤育苗的優點如下:
    1.穴盤育苗澈底改變傳統的土床育苗法、塑膠袋或塑膠缽育苗法,可配合機械操作的裝填培養土、播種、苗期管理及定植等各項一貫作業。
    2.由於穴盤苗搬運輕便省力,取苗及栽植容易,故較之一般育苗方式所得之菜苗,在定植速度上快速很多。
    3.節省育苗所需的空間、育苗管理勞力,短時間內育成大量的苗。
    4.穴盤苗由於根群發育良好,移植時幾乎沒有受到傷害,不論天候情況,成活率高。移植後恢復期很短幾乎沒有,故生育迅速,縮短自定植至收穫所需的期間。



盤穴苗改進許多舊有移植技術缺失,不過穴盤育苗仍有應注意的事宜:


  • 1.精選種子:穴盤育苗使用之種子品質(形狀及大小)好壞,往往影響作業效率,除注意其形質外,更需注重發芽率及發芽勢,亦即種子要發芽率及發芽勢高,新鮮有活力。
    2.育苗介質:穴盤育苗由於每孔穴內所含之介質量甚少,所以介質之品質,直接關係種子發芽、根系發育及植株生長,故其理化性需良好。良好的介質,需具備質輕、排水性佳,而有適度保水力,澆水後不會變堅硬板塊,能保持疏鬆膨軟,體積不縮小,通氣性良好,pH在5.5∼6.5之間,無毒害物、無病原菌、清潔無雜草,取苗時介質不鬆散等原則。
    3.選用合乎經濟使用價值之穴盤:穴盤之植穴大小與穴間距離,攸關根部發育及吸收養分量與苗生長空間,不但支配苗生育品質,甚至可影響到移植本圃後,植株生長發育速度。雖然為了減少苗成本而儘量用小穴孔,以減少介質或培養土的用量及提高每盤育苗密度,但仍必須顧及苗之品質。

Wednesday, May 25, 2005

播種與施肥機械

播種與施肥機械
張鈞傑

  繼前兩週講過的,如何將耕地藉由耕耘機械管理整地之後,接下來的主題便是這一周介紹的,是有關如何播種的課題。在上課之前,其實對於播種的認知只在於:阿不就是把種子種到土裡就好了嗎?這還有什麼好講的?而在上過課後才知道,播種的方法以及播種的好壞,其實是將會影響最後收穫十分大的一個環節。

  播種所要面對的第一個課題:便是我們必須慎選適當的環境。種子發芽除了本身發育完全的內在條件外,不同的種子還需要不同的環境條件配合才能生長。所謂環境條件主要包括水分、溫度、空氣和光線等。  水分:
  水分是種子發芽所絕對必須的。有了水分,酵素才能活動,種子貯藏的養分才能水解產生作用,細胞也才能膨脹伸長。

氧氣:

  種子開始活動就要進行呼吸作用,也就需要氧氣。所以播種時澆水太多,種子反而會腐爛,就是因為缺氧的原故。只有少數水生植物的種子,能在缺氧狀況下發芽。

溫度:

  植物種子的發芽溫度可以從0-40℃的範圍,但每一種植物都有其發芽適溫,也就是最適合於發芽的溫度。植物的發芽適溫因原產地而異,一般而言,溫帶植物以15-20℃為最適,亞熱帶及熱帶植物以25-30℃為適。

光線:

  有些植物的種子需要有光線才能發芽,也有些植物則正好相反,前者稱為好光性種子,後者稱為嫌光性種子。所以播種後應考慮植物對光線的好惡來決定覆土與否。一般細小的種子由於養分貯藏少,不足以支持胚芽由土中長出僅能在地表發芽,多屬於好光性種類。

  在選完環境之後,接著所要著重的問題,是有關於播種的方式。種子的播種方式光依種子的大小及種子成本的多寡,就可分為撒播、條播及點播等種類。分別約略介紹如下:

撒播--種子小或成本較便宜,可以加沙或介質均勻撒在畦面或田間,通常葉菜類的作物會以撒播為主。另外綠肥作物也是以撒播為主的作物。
條播--種子大或者成本較貴者,並且耕作操作較粗放的作物,可以在田間先犁出播種溝,再在溝上均勻撒播其中,通常禾穀糧食類作物長以此法播種之,可以降低人工成本。

點播--種子大或者成本很貴且種子量少時,可以考慮以點播的方式播種,其方法是在畦面耕犁出播種溝,在溝內每隔定點株距穴植1~3棵種子。

  除了以上三種方法外,近來還多發展出了育苗移栽的技術。不僅出苗率較高,還可節約種子用量。

  「有播種,才會有收成」,而要是能有「好的播種」,相信收成必定也能更可觀的。

參考資料:
http://www.tairose.com.tw/culture/sowing.htm
http://140.112.99.75/efarm/brief_mamger_teaching.htm

Monday, May 16, 2005

耕地管理機械

主題:耕地管理機械
張鈞傑

  這周上課的主題延續了上一周,持續又介紹了一些耕地管理常用的機具。而趁著這次寫心得的機會,便上網查了些資料,稍微整理介紹一下這些最常用的耕地管理機具,其主要功用和構造到底為何:

迴轉犁:    







  迴轉犁亦稱旋轉耕耘器,其構造包含一爪刃輪軸、刀片、傳動齒輪及鍊條、迴轉犁架、遮土板、耕深調節輪等。其中最主要機件為爪刃輪,以曳引機PTO驅動,一邊前進,一邊旋轉搔削土壤,以達成粉碎土壤之目的,在堅硬土壤環境下,難以用碟耙實行耙地工作時,多以迴轉犁作碎土用,目前多用於稻田之犁地、耙地兩項工作同時化之使用者。迴轉犁爪刃輪上所用之刀片,有斧型刀片、花型刀片及L字型片等,迴轉速約為120~200RPM。

圓碟犁:






  碟犁為犁具之一種,構造係由碟片、刮土器、犁片座、軸承、軸承座、犁柱、溝輪、深淺調節輪以及犁架等組合而成。犁頭為一凹面之碟片,藉土壤之阻力而旋轉,適於一般熟地犁翻,不適於草地及新墾地工作。工作時為碟片滾動摩擦,故其摩擦損失較少,由於碎土性能高,犁出之土地不會結成硬塊硬盤,即使土壤中混有石礫或殘株,亦能由上方滑越而過,不致損壞犁具。碟片入土角度可作適度調節,無論土壤之軟硬,均能適應,故碟犁已為現今農業界廣泛使用之犁具。板犁無法犁耕之場合,例如土壤容易粘著於犁壁之田區,硬土地與殘莖雜草較多之地可利用碟犁提高犁耕效果。圓碟犁之犁耕深度一般為碟片直徑之1/3,最大到1/2。

板犁:



  板犁構造較碟犁複雜,包含犁底、犁轅及犁架、切土器、翻土器、犁輪等。犁頭為一楔形鋼製犁尖與翻土板密切結合,藉曳引機之拉力,使犁頭切入土壤,再由翻土板將切起之土壤破碎翻覆。板犁適用於草皮地、新墾地、石礫地之犁耕工作。

圓碟耙:




  碟耙之構造包含碟片、碟片群、軸承、耙架、加重盤、刮土器等。圓碟耙利用一群凹形碟片以鐵軸或鋼軸串連式碟片群,以二組以上碟片群固定於耙架上,工作時調節取適當切土角度,以達成碎土,切土目的。

培土器:




  培土器由雙壁板犁及圓碟形培土器構成,在農作物大致已定型後,應視其生長所在地區,予以適當培土,目的在穩定作物根系,與使作物有良好的灌溉排水系統,反良好的生長環境,以達成豐碩收穫。 培土之高度寬度,應視作物需要而定,例如甘蔗玉米等高莖作物需要高培土,其培土寬度,應宜較寬為佳,花生大豆類低莖作物則僅需低培土即可。 需要高培土之作物,其培土工作並非一次作業即可完成者,例如甘蔗生長期中分為小培土、中培土、及最終培土,原因是在生長期間,作物仍在生長,故不宜一次完成,影響作物發育生長。

參考資料:http://content.edu.tw/vocation/agri_mech/
tn_ag/02/00.htm

免耕法

主題:免耕法
張鈞傑

  這週的主題在講有關耕耘的目的,以及介紹一些犁的種類。首先課堂上先介紹了犁耕的目的。犁耕的主要目的在翻鬆土壤,可使土質更適合種子發芽。除此以外﹐依環境之差異,仍存在有其他需要犁耕作業的原因:

1. 土壤經翻轉,可埋覆雜草,以控制其滋長,並維持地力。
2. 增加土壤的透水性﹐減少雨水或灌溉水的流失。
3. 深層部位的土壤經翻鬆後,可使作物根部較易穿透,增加作物可利用之水量。
4. 提供發芽或發根所需要之溫度。
  
  但是在回家後上網查資料後卻意外的發現,有種叫做免耕法的東東,其內涵卻是反對傳統耕作“種地必須先耕地”的觀念,令我十分的訝異。便想搞清楚到底免耕法是啥東西,以及傳統"一分耕耘,一分收穫"的觀念到底是否是正確的。

  免耕法之所以開始受到人們重視,原因在於有證據表明:在許多高潛力的農業地區,穀物產量的增長已經開始減緩,其原因可能就是採用拖拉機犁耕地的傳統耕作方式造成的。有專家指出指出:“ 隨著拖拉機的出現,農民就相信:多耕耘、多收穫。而事實卻是是耕耘越多,土壤侵蝕和退化就越嚴重。長期下來,反而便會造成地力的衰退。
    



  事實表明:在許多具有高潛力的農業地區,穀物產量的增長速度已經開始減緩。

  而免耕法,又稱為保護性耕作,與強調深翻、深鬆、加深活土層的傳統農業耕作方式迥然不同,其內涵為為最大限度地減少土壤耕作,將作物秸稈殘茬留於地表。其核心技術是:土壤盡量不翻耕,留下秸稈殘茬覆蓋田面;使用茬地播種機播種,隨種子播種深施化肥;採用除草劑與淺鋤相結合清除雜草。採用保護性耕作,既省工省時,又節約成本,因此專家們也戲稱為『懶漢種田』。

  免耕法具有明顯的保水、保土、保肥、抗旱、保護生態環境和節本增效的效果,實驗指出,同傳統秋耕春播方式相比較,農田土壤含水量平均增加9.3%到25%,減少大風揚塵35.9%到58.8%,每畝減少作業成本9到13元,農作物平均增產近8%,可以說是好處多多。

  但是,保護性耕作技術主要採用化學除草劑控制雜草,一些反對採用保護性耕作技術的專家據此認為,化學除草劑會對環境造成污染。因此,要是能更進一步發展出非化學除草技術,相信免耕法便更能讓人們所接受使用。

  “取之於土,還之於土,是我們的追求。”其實世界各先進國推行免耕直播法已有十幾年,無論是從經濟角度看,還是從環保和可持續發展的角度看,免耕直播法已體現出它的優勢。保持土地環境的生態平衡,從而保持農業生產的可持續發展,是未來農業的發展方向。

參考資料:
http://www.people.com.cn/BIG5/guoji/1031/2651168.html