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Friday, May 04, 2007

花蓮區農業改良場農機試驗研究成果

花蓮區農業改良場農機試驗研究成果

.花蓮區農改場 邱澄文.

一、 前言

本場創立於 1939年於花蓮縣,名日花蓮港廳農事試驗場,光復後改稱花蓮縣農事試驗場,1948年與花蓮縣種畜場合併稱為花蓮縣農林總場,1950年改隸台灣省政府農林廳,稱為台灣省花蓮區農林改良場,1960年奉令正名花蓮區農業改良場,本場業務範圍包括花蓮縣及宜蘭縣,隨著台灣農業之發展,使農機扮演之角色顯得更加重要,早期為配合推行農業機化政策,本場積極從事水稻、雜糧、園藝等作物機械化之推動與農機機具之改良工作,以省時、省工降低生產成本,促進效率之提升為目標。發展之過程由1991年開始,分成三個階段,第一階段以雜糧播種與施肥有關機械為主,並配合水稻有機栽培之推廣,而開發改良有機質肥料撒佈機,第二階段以園藝機械之開發,包括手拉式種子直播器具、自走式種子直播機、針式播種機、 移植機及各式施肥機具等,第三階段以加工分級機械及多功能作業機為主,如適合多樣式種子之直播機,播種作畦施肥一貫作業機及開發承載型作母機等,茲分別介紹如下:

二、成果

1.根菜類採收機之試驗改良(圖一)
由於農村人力大量外流,農業勞動人口高齡化,而蘿蔔、胡蘿蔔之採收作業還停留在人工階段,費時費工,為研究解決根菜類之收穫問題,本場早期自法國引進SIMON胡蘿蔔單行收穫機,進行蘿蔔、胡蘿蔔採收作業之研究,觀察機械作業性能及其在本區之適用性。本機經由夾持皮帶夾持拔起並往後輸送,當胡蘿蔔繼續被往後輸送通向切刀時,在距離根部2公分之位置植株被切斷,胡蘿蔔往下掉落經由輸送帶往橫方向輸送並裝袋,植株繼續被往後輸送而掉落在田面上。田間作業情形如圖一所示。



2.米播種兼雙層施肥機之研製(圖二)
本場研製完成之玉米播種兼雙層施肥機,於播種時可施放深淺兩層不同深度之肥料,可提高肥效,減少施肥次數1~2次,節省肥料用量9~30%,同時可打破犁底層,促進玉米根系之生長,提高玉米之產量10~12%,因本場研製之玉米播種兼雙層施肥機,是利用種子盤傳送種子,每穴落種粒數1~2粒,平均值為1.3粒,單粒播種精度僅77%。如圖二所示。



3.落花生作畦播種施肥機之研製(圖三)
落花生是花蓮地區主要雜糧作物之一,本區農友以往多未採築畦之平面式人工栽培,不但費時費工,如在排水不良之田區則容易積水,影響落花生之生育及產量。為提高落花生單位面積之產量,並節省人工降低生產成本,本場研究落花生作畦播種施肥一貫作業機,利用曳引機三點聯結承載,使作畦、播種、覆土及施肥等作業一次同時完成,每公頃作業時間僅2.5~3小時。如圖三所示。



4.矽酸爐渣撒佈機之研發推廣(圖四)
土壤因為長期受雨水淋洗作用,致使鈣、鎂、鉀、鈉等帶陽離子元素流失,或因施用酸性肥料如硫酸錏、氯化鉀等,使陰性離子逐漸取代陽離子,且部分鈣、鎂等元素因被作物吸取,致使氫離子越來越多而呈酸性反應。為有效改良酸性及缺矽之土壤,必須施用大量矽酸爐渣,因為矽酸爐渣為細狀粉末,用人工撒施困難,且對人體健康有害。本場乃進行矽酸爐渣撒佈機之研製,於1990年研製完成之輸送帶式矽酸爐渣撒佈機是利用曳引機三點聯結承載,每公頃作業時間約1~1.5小時。田間作業情形如圖四所示。






5.韭菜植溝作業機具之研究(圖五)
為研究適合蔥韭菜挖植溝作業之機械,以代替人力作業,降低生產成本,促進蔥韭菜栽培機械化,解決韭菜種植溝作業所需大量人工,進行韭菜植溝作業機之研製工作,利用雙面犁作畦及V字型種植溝成型器。研製韭菜植溝作業試驗機,由曳引機三點聯結承載作業,一次做一畦、畦面寬160公分、畦高35公分、行距35公分、種植溝深15公分,主要構造包括二支開溝犁、植溝成型器、三點聯結架及機架等。如圖五所示。



6.柱狀堆肥製造機械之研製(圖六)
為改善果園之施肥方式及施肥技術,減少肥料之流失及水資源之污染,進行柱狀堆肥製造機械研製開發,產製柱狀性之有機肥,柱狀肥料製造機是利用馬達帶動油壓泵,利用高壓油經由控制閥傳送到油壓缸,再作用於成型器上,將堆肥擠壓成圓柱型之肥料柱,以樹皮堆肥、雞糞及牛糞作為試驗材料,初步製作直徑6公分及10公分,長度40公分之柱狀有機肥料。本機如圖六所示。



7.手拉式鑽孔機之研製(圖七)
鑽孔機是利用引擎驅動螺旋等機件鑽入土壤形成一種圓柱型孔狀之作業機具,可用於鑽穴孔,供施基肥、移植、埋設支柱或土壤取樣等用途。舊式之手持式鑽孔機,因為在鑽孔時須利用雙手支撐固定鑽孔機,並須利用身體的力量對鑽孔機施加壓力讓它能鑽入土中,由於長期彎腰作業加上鑽孔時機械之振動等不利因素對農友造成極度辛勞,全天操作非一般農友之體力所能負擔。鑒於此,積極從事手拉式鑽孔機,特點有:機體輕巧方便,完成鑽挖一孔穴平均僅需25秒。更換不同規格尺寸之鑽孔螺旋相當方便,本機適用於砂質、坋質、黏質等土壤作業。作業情形如圖七所示。




8.樹立體施肥機械之研製試驗(圖八)
本研究之目的在研製一種機械使其能在果園土壤鑽挖一洞穴,將其土壤與所需之肥料混合均勻後再放回原穴,使其具有深耕、深翻及深施肥料的作用,誘導根群深入地中及提高肥料施用效率。果樹立體施肥機,主要機構包括鑽孔器、圓形鐵套筒、土壤收集器、肥料箱、油壓泵、油壓馬達及機架等。本機分別由曳引機或挖土機加以改良承載,鑽孔直徑20公分、深度60公分,在鑽孔器外圍加裝一個圓形鐵套筒,該筒上端連接一個土壤收集器,使鑽挖出之土壤沿著螺旋上升至土壤收集器內,利用螺旋之轉動將土壤與肥料充分攪拌均勻後,控制鑽孔器依逆時鐘方向旋轉。作業如圖八之一及八之二所示。





9.有機質肥料撒佈機之開發(圖九)
在作物栽培上,土壤管理是影響作物栽培生長及品質的主要因素之一,且早期本場積極從事水稻有機栽培之工作,加上花蓮地區又是西瓜重要產區,如何開發實用之有機質肥料撒佈機是重要課題,由於有機質肥料之特性體積大、膨鬆、流動性差、用量多等特性,本場開發的是以曳引機承載之有機質肥料撒佈機,本機承載容量2.5立方公尺,每公頃整體作業時間2~2.5小時,本機主要構造包括有:機體、三點聯結半拖曳承載裝置、肥料箱、減速機構、傳動裝置、撒佈裝置等,有效作業寬度2~6公尺,由於本機開發完成對水稻有機栽培有相當貢獻,本機推廣近200台作業情形如圖九之一所示,另外為加強其作業功能亦配合農藥與化肥之施用裝置及油壓吊卸裝置,如圖九之二所示。






10.有機肥條施機之開發(圖十)
本機係針對花蓮地區數千公頃之西瓜田作專業設計開發,是有機質肥料撒佈機之姊妹作,其輸送裝置一樣由節鏈帶動刮板往後方輸送,再經由螺旋往兩邊流動再導入二邊之溝槽中,作業過程中由於施用肥料量大,供料時最好配合一台剷土機,利用剷土機剷至撒佈機上快速又方便,如利用袋包裝肥料包裝時需配合一些人力將袋解開,目前條施基肥在西瓜田坵上,作業上相當便利,作業情形如圖十所示。





11.多功能肥料撒佈機之開發(圖十一)
鑒於開發大型肥料撒佈機是針對代耕業者及專業栽培之農戶而設計,作業方式是土壤地表較乾燥情況下進行撒施工作,然而本省在栽培農戶以小農居多,加上宜蘭地區常年下雨,田坵中保有水份是很平常之事,本場逕行開發之多功能型肥料撒佈機容量在1立方公尺,撒施過程中不受田中水份之影響而可進行正常作業,然而國外開發之撒佈機是以化肥施用為主,本機之開發以有機肥料與化學肥料皆能適用,亦能撒施石灰、矽酸爐渣等,用途廣。本機由曳引機三點聯結承載,動力則由P.T.O.傳至下方轉盤,撒佈寬度6~12公尺,並配有肥料六段開關供調整,撒施量從1,500~15,000公斤/公頃皆能方便調整,每公頃撒施作業時間42分鐘,本機推廣近500台,算是相當實用之多功能施肥機械。水田撒施有機肥作業情形如圖十一所示。





12.果園有機肥施肥機之研製(圖十二)
由於立體施肥機係針對化學肥料之施用,在立意上雖然佳,但作業時間受到限制,進而利用本場開發之多功能型肥料撒佈機進行果園肥料撒佈機之改良研製工作,本機可撒施有機肥及化學肥料,亦可進行條施之工作,並兼具覆土之功能,如僅表面撒施可如圖十二之一所示。如果需條施如圖十二之二所示。如進行表面撒施撒佈寬度可達6~12公尺,並有不同撒佈齒可供更換,如進行條施,則需拆下撒佈齒並配合轉盤撥向二邊導板,將肥料由前方犁具開溝後順利流入前方開溝犁所開之犁溝中,再由後方蓋板將其覆土,達到果園施肥覆土之目的,每公頃作業時間需2小時。




13.玫瑰園施肥機之研製(圖十三)
花蓮吉安地區種植玫瑰,由於施肥次數多,如何利用機械方式取代人工作業,本場研發二種型式之玫瑰園施肥機,如圖十三之一及十三之二,本機利用8馬力中耕機之本體及行走裝置,第一型係施肥筒配合小型犁具,此圓柱狀施肥箱結構部分係由中耕機前方機體加以承載,分置左右二邊聯結固定,下方再聯結肥料配出座,中間安裝肥料配出葉片及轉軸,在上端肥料入口處有流量大小調整控制板,本機肥料施肥之類是以化學肥料為主,以條施方式施入土壤中。另外為了沿用一般農友田間撒施之習慣並提升作業功能,開發有機肥與化學肥料皆能施用之玫瑰園撒佈施肥機,並能配合肥料撒施時同時進行覆土之目的,本機也利用8馬力之中耕機作為動力來源,操作簡單方便,使達到廣泛用途之目的。




14.芋移植機之開發(圖十四)
本省芋種植面積大約2,500公頃,每公頃尚需8個人工,移植作業成本在7,200~10,600元/公頃之間,費時又費工。本場進行芋苗移植機研製,主要目的是希望降低農友芋生產成本,以機械方式取代部分人力。在研發過程中,以10cm之芋柄長度處理移植結果平均塊莖最重,以25cm長度之芋柄次之,因此本機配合10cm芋柄之芋苗為標準來研發;本機由曳引機承載經由三點聯結承載屬半自動移植機,在配苗過程中需人工分苗,再由地輪轉動過程中,經由鏈輪裝置帶動分苗轉盤,由分苗轉盤迴轉到達正後方時,打開活頁,使苗株因本身重量落入導管中,經由開溝器開溝再將苗株引入溝槽中,再由地輪將兩邊泥土擠向中間,完成覆土功能。作業情形如圖十四所示。



15.金針分級分裝機具之研製(圖十五)
金針鮮蕾採收後之選別分級費時費工,鑒於此,本場開發金針分級機之研製內容包括有:1.本機利用110V無段變速馬達作為動力源,其主要機構包含進料、輸送裝置、排序裝置及分級裝置等三項。2.進料裝置又包括有承料斗,在承料斗底端設有八支圓柱狀滾輪,使金針鮮蕾順利在承料口底端漸進出料,並在承料口底端配合輸送裝置。3.當金針鮮蕾由承料斗下方之滾輪落下至凹槽中,方便以直線方式進入橫桿式分級機構,本機構之作用,當長度小於橫桿間隙時則掉落出料槽,當穿越過間隙長度則送入下一分級裝置中。目前本機分級設計有6、7、8公分三種規格。




16.文旦分級機之開發(圖十六)
文旦每年八至九月為盛產期,花蓮、宜蘭為台灣文旦最主要產區,種植面積達2,800公頃,由於文旦產量高產期集中,加上選別分級皆以人工為主,如何經由機具之開發提升作業效率,鑒於此,本場與統農公司合作開發文旦分級裝置。包括有滾軸式分級機及重量式分級機,其中滾軸式分級機最佳輸送作業速度43.5m/min,滾軸速度76.3rpm,滾軸高度分成六級,分別有8cm以下10cm、10.5cm、11cm、12cm及12cm以上等六種大小寬度。本機最大工作能量為每天54公噸。重量式分級機亦分成六級,包括600g以上、525g、450g、375g、300g及300g以下等六種規格,作業最大能量為每天30公噸。作業情形如圖十六所示。





17.作畦施肥機之開發(圖十七)
作畦施肥作業機之開發是鑒於園藝作物栽培管理之需要,將整地、作畦、肥培管理等一連串之單獨作業方式串聯在一起,使作業中節省田間工作時間與提升作業效率。本場研製之曳引機承載型施肥作畦一貫作業機,主要構造包括整地、攪拌作業及施肥裝置與作畦開溝裝置等四部分。本機作業裝置是以現今使用之迴轉犁改良以套裝組合方式,主體結構作業裝置寬度2公尺,在施肥作業方面,當施肥箱配出裝置選定需要肥料施用量時,配合肥料落下時與土壤攪拌,在畦面左右兩邊部分同時配合開溝達成一貫作業之目地。


18.手提蔬菜、花卉針式播種器之研製(圖十八)
蔬菜、花卉之育苗逐漸採用穴盤育苗方式,不僅易於管理且便於移植,但是播種時如採用人工播種,因種子小播種時耗持費工,鑒於此,為加強播種精度及播種作業效率,針對產銷班需求,利用小型空壓機做為動力來源,再配合真空產生器、吹吸力調節閥、控制開關之組合,完成更進步的蔬菜花卉播種作業機具,本機具簡單而實用又能充分降低生產成本,機具改良之完成對未來產銷班育苗作業將有所益助。





19.蔬菜種子直播機(圖十九)
由於本省蔬菜栽培20餘萬公頃,在栽培過程中皆以人工撒播為主,如無熟練技術無法有效控制種子量易造成疏密不均現象,疏則需加以補植,密則需加以間拔,造成人力及種子之浪費。本場鑒於此,開發一系列蔬菜種子直播機具,包括有手推(拉)式單行,如圖十九之一、雙行及多行之直播機具,承載型直播機具,如圖十九之二、十九之三,本機之開發係利用7馬力汽油引擎配合中耕用傳動行走裝置,研製之直播機具配合農戶栽培習慣之需要,設計有平畦栽培作業及跨畦作業調整方式,並改良播種室模具研製以活頁方式方便更換播種盤,及各式播種分配盤之研製設計。本機有效節省種子並有助於蔬菜種子播種作業效率之提升。




20.文旦加工機械之研製改良(圖二十)
文旦去皮作業機械之研製,如圖二十之一,本裝置係利用2HP之空壓機作為動力源,經由機座之固定後配合相關設計,其中包括去皮主要裝置之圓筒狀筒刀,筒刀厚度1mm、長度110mm、刀端後方有10mm長之固定螺旋底座,本機座之固定座係配合三組筒刀更換鎖固用,其中筒刀內部直徑依據文旦分級機分級結果,並經量測分析後,訂定三種不同直徑之果肉規格並配合筒刀內部直徑之設計,包括直徑×長度有75Ømm×80mm、80Ømm×85mm、85Ømm×90mm三種規格。





21.播種施肥作畦一貫作業機(圖二十一)
繼作畦施肥作業機械後研發套裝型播種裝置,使作畦、施肥、播種以一機三用之方式達到一貫作業之目的,本播種裝置可依農友之需要配合一次二全畦或一全畦,並配合附掛所需播種裝置,此播種裝置是針對蔬菜種子直播為主,經由本機之使用可充分節省作業時間,穩定控制播種密度與深度,充分提升作業效率,田間作業情形如圖二十一所示。




22.承載型工作母機(圖二十二)
本場鑒於農業栽培管理過程中,機械耕作是必經項目之一,然而隨著以機械替代部分人力之同時,雖效率業已提升,投資成本卻顯著增加,所以機械開發必須以務實方式加以考量,除了考量實用性外亦需兼顧成本之支出,鑒於此,本場利用國產中耕機為基本骨架,利用其傳動行走裝置,開發承載工作母機,使適合附掛園藝田間栽培管理各項作業,本機構造簡單、操作方便、價格低,由於本機開發完成,對目前本場開發移植機、播種機開發有重大幫助,承載裝置如圖二十二所示。



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