Google+ 生物產業機械: 套管式蔬果種苗嫁接機

Thursday, May 03, 2007

套管式蔬果種苗嫁接機

台大生物機電系 陳世銘
宜蘭技術學院生物機電系、園藝系 邱奕志、周立強、張允瓊;
科洋公司 陳鍾華;
台南場 鄭榮瑞、張振厚;
桃園場 張金發.

一、前言

嫁接是將欲栽培之作物(稱為接穗),嫁接於生長勢較強的作物(稱為根砧)上,利用根砧吸收土壤的養份,使接穗順利成長、開花、結果。嫁接栽培具有許多好處,諸如抵抗因土壤帶來的病害、增強生長勢及生理代謝、提昇耐逆境能力、增加產量及品質等,是發展精緻農業的重要栽培技術。嫁接栽培目前在台灣已愈趨普遍,已應用至西瓜、番茄、甜椒等作物,其中約80%的西瓜栽培使用嫁接苗。然而,嫁接作業相當耗工,且所需技術層次高,專業熟練的嫁接操作員僱用及訓練不易,因此亟需研製嫁接機,以解決人工嫁接之勞力問題。由農委會經費補助,本文作者所開發之「套管式蔬果種苗嫁接機」不必使用嫁接夾,係使用具有良好擴張彈性之橡膠軟管作為嫁接接合材料,為國內外自動化嫁接機之首創,與國內外現行使用之嫁接夾作業方式比較,套管具有價格低廉、容易取得、規格齊全及嫁接苗傷口保濕性佳等特點,不僅可降低嫁接苗生產成本,且可提升嫁接苗之存活率;且隨著嫁接苗之長成,套管可自動剝落。

二、套管式嫁接機之開發

設計之套管式蔬果種苗嫁接機(圖一)包括根砧處理裝置(左側部份)、接穗處理裝置(右側部份)和套管接合裝置(中間部份)等三大部份,採用可程式控制器配合氣壓驅動機構進行程序控制。根砧處理裝置和接穗處理裝置各設有一傾斜刀片,可自動將種苗切削出嫁接接合面;套管接合裝置可將橡膠軟管自動剪切成一固定長度之套管,再自動將根砧與接穗分別插入套管內,完成嫁接動作。套管式嫁接機之作業流程說明如下:

(一)根砧切削:根砧由人工置入根砧氣壓夾爪(圖二),左腳踩下踏板後,氣壓夾爪閉合夾取種苗,往左旋轉90度至根砧切削刀片組,切削刀刃為由左向右朝上傾斜。根砧到達切削刀片組後,切削刀片組閉合,根砧氣壓夾爪向下移動,傾斜刀片組將根砧種苗上半部切除,產生一由左下向右上傾斜之嫁接接合面(圖三)。

(二)接穗切削:接穗由人工置入接穗氣壓夾爪(圖四),右腳踩下踏板後,氣壓夾爪閉合夾取種苗,往右旋轉90度至接穗切削刀片組,切削刀刃為由右向左朝下傾斜。接穗到達切削刀片組後,切削刀片組閉合,接穗氣壓夾爪向上移動,傾斜刀片組將接穗種苗下半部切除,產生一由右上向左下傾斜之嫁接接合面(圖五)。切除之接穗種苗下半部連同介質掉落至收集桶,集中回收可再利用。設計之根砧和接穗切削刀片組之傾斜角度可依不同作物需要而調整,刀砧採用可更換式之軟橡膠墊,使切削之接合面不留殘絲,不僅可增加嫁接成功率,亦可延長刀片之使用壽命。

(三)膠管剪切:使用之膠管可整捆置於膠管供應輪上,利用一對反向轉動之膠管進料滾輪,將膠管定量送出至套管扶持套內,再以剪刀自動將膠管剪切成一固定長度(約1cm)之套管,套管扶持套連同套管向前移出,等待嫁接。套管扶持套之上下各有一個圓錐型導套,上方圓錐型導套進行接穗苗之導正,下方圓錐型導套則負責根砧之導正工作。

(四)套管嫁接:根砧和接穗切削完成後,根砧旋轉90度至套管扶持套下方,而接穗亦旋轉90度至套管扶持套上方。若套管已就定位後,接穗氣壓夾爪由氣壓缸驅動往下移動,將接穗插入套管內,然後根砧氣壓夾爪往上移動,將根砧插入套管內,使根砧與接穗切削接合面貼在一起,完成套管嫁接動作(圖六)。然後根砧氣壓夾爪將嫁接完成苗移出,鬆開氣壓夾爪,藉由人手將嫁接完成苗取出,完成一個嫁接循環動作。圖七為機械完成之嫁接苗。完成之嫁接苗移入癒合環控室(圖八),藉由癒合環控室提供精密且均一的癒合環境,可使嫁接苗存活率提升,亦可節省許多管理人力。

三、結語

「套管式蔬果種苗嫁接機」可適用於根砧及接穗苗之莖粗差異不大之蔬果種苗,茄科和葫蘆科之作物皆可適用。僅需一人即可作業,工作能量為每小時360株,與傳統熟練技術工每小時240株比較,提高作業效率50%,且其嫁接成功率可達98%以上,嫁接存活率高達90 - 100%,可降低嫁接苗生產成本,提升嫁接苗之存活率。開發之嫁接機以橡膠軟管作為嫁接接合材料,可使根砧及接穗切面接合度佳,且可有效保護傷口並避免接合處水份喪失,保水效果佳,可有效促進嫁接傷口之癒合。設計之橡膠軟管供料更換容易,可依嫁接作物不同,選擇不同內徑之橡膠軟管,能適用之作物種類範圍大。

本研究成果已陸續舉辦過兩次觀摩會,供農民參觀,農民對於嫁接機之作業精巧與性能相當肯定。且設計之嫁接機其作業方式與目前農民手工嫁接大致相同,因此未來在推廣應用上,可接受度相當高。(作者陳世銘教授聯絡電話:02-33665350)E-mail:chen@ccms.ntu.edu.tw


圖一 套管式嫁接機全貌


圖二 根砧置入後,踩下踏板自動夾取



圖三 根砧往上切除,產生出一嫁接斜切面


圖四 接穗置入後,踩下踏板自動夾取


圖五 接穗往下切除,產生出一嫁接斜切面



圖六 根砧和接穗插入橡膠軟管內完成嫁接動作



圖七 機械嫁接完成之嫁接苗


圖八 嫁接苗於癒合環控室內進行癒合