整地機械化之應用

台大農機系 馮丁樹

一、前言

        無論小農與大農制﹐農業就是一個與天地為伍的產業。農作物在生長過程中﹐就像初生嬰兒一樣﹐依成長階段之不同﹐其所需之作業亦不相同﹐有些直接與作物本身有關﹐有些則與其生長之週邊環境有關。這些作業將包括整地、播種、管理、收穫、搬運、加工、儲藏等。有些作業僅需應用一次﹐有些則需要多次處理﹐且處理之方式亦因作物對象之習性而有不同。在這些項目當中﹐即使相同的作物﹐也會因為耕作制度上之差異﹐而有不同之作業方式。以水稻為例﹐採用種子直播及採用秧苗移植就有不同的作業過程﹐其衍生的作業項目亦不會相同。如何選擇﹐則需由風俗習慣、生產成本﹐勞力的利用及農產品之品質與產量上來衡量。

        每一項作業均有其目的與作法,整地作業亦然。一般言,整地是人類與自然爭地的開始,藉由這項作業可提供作物一個舒適的生長環境。整地需要克服諸多問題:其一、不平坦的土地需整理使其平整;其二、有雜草生長之地區應先剷除雜草,或防止其繼續蔓生;其三、必須涵養水分的地區應能適時給水,故需預備良好的水道供水。所以整地應包括犁耕、翻土、碎土及整平等工作。

二、犁耕

        犁耕的主要目的在翻鬆土壤,使土質更適合種子發芽。除此項目的外﹐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。

      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。

        在溫帶地區,傳統上均使用板犁為犁耕工具。此種犁具對雜草之控制﹐效果良好;另一種為圓型之碟犁,只要調整適當,亦有相同的效果。但這兩種犁對深層土壤並未具鬆土效果﹐有時反因曳引機在畦溝內反覆操作,壓實土壤﹐使作物根部之穿透阻力增加。

        鑿犁或釘齒耙之鬆土功能則甚佳,且曳引機亦無過份鎮壓之虞﹐然因無翻土作用,故雜草必須使用其他方式控制。在乾旱地區,翻轉土壤對雜草的控制並不全然有利,反而因蒸發作用會使土壤表面水分迅速流失﹐因此常須採用火燒的方式消除雜草。在土質堅硬地區,耙齒兩側旁45度範圍之三角區內會受到擾動﹐故利用間隔較密之鑿耙作業可使土層全面弄鬆。例如,間隔30公分之釘耙在深度15公分之乾硬土壤中作業時,其碎土程度足可立即作畦整地,不必二次犁耕。

        鑿犁在不易碎裂之濕黏土壤上作業時,容易產生挖槽現象,效果較差。不過,在許多情況下,若能附加”雙翼板”,其性能將可改善。根據試驗﹐鐵質含量較多的土壤中,若採用條帶間距70公分的鑿齒耙,將可獲得適合根部成長之土壤鬆度,且其作業能量約僅為板犁之半。在雜草控制力面,採用寬平式碟犁,其所需能量則約僅為鑿犁之半。土壤狀況良好時,可採用淺耕作業﹐其優點是工作速率較傳統式高,可降低作物成長季節之時效損失。這項效能在一年兩作的地區尤為重要,無論是大規模作業或小農制之作業上,均不可忽視。

三、細部整地與作畦

        土壤經過初步犁耕後,仍需進行第二次整理,使土塊變細﹐適於播種。這種細部作業有時必須反覆多次,其所使用的農具包括彈簧齒耙、中耕器或滾壓輪。但對同一田區而言,使用輪式或笨重機具重覆作業對土壤並不一定有益﹐新近的耕法是儘量減少曳引機車輪在田間的重覆鎮壓。較好的方法是採用組合式農具,加掛於曳引機後面,可將原需多次作業的工作一次完成。或者採用微整地(甚至零整地)耕法亦可達成上述目的。

        所謂微整地是僅就作物實際生存所需之土壤部位進行鬆土(局部整地);而零整地則是不經破土、碎土等作業﹐直接播種。另一種更前進之作法是﹐在田區中間預留固定之”車輪小徑 ”,使所有作業機械之車輪固定沿此路徑行走。根據試驗,車輪小徑所減收之產量尚能由其他未受鎮壓所導致的增產量取得平衝。

        水稻田之濕田作業中,若以役畜犁耕,其腳蹄產生之攪拌作用對稻株成長有適當的幫助。但若使用重型機具,則由於牽引問題及機具重量過重可能破壞具有蓄水功能的硬盤,反而不適當。

        具有畦壟或畦床之田區,在收穫之後,其後續作業常需包括這些畦床之重建。畦床之應用,最大目的在保持水分及排水。有些床面中心寬l.5米,斷面呈飛盤狀,具有排水之功能。畦床上可種植兩行作物,行間稍微低陷以期保蓄水分。畦之兩側有深溝,可將多餘水分排除,以避免作物遭到水浸泡。在此種情況下,中耕整地作業之目的主要在維護畦床原來形狀﹐或者在作物生長區域用釘耙稍微進行鬆土﹐故其所用之農具亦自不同。畦床之結構與位置可不必隨種植季節而改變;進行中期作業時,可用一對役畜或中耕機之雙輪分別行走於兩側之土溝中,拖曳農具拉桿,而其所需之農具則直接加掛在此拉桿上。

        畦壟則屬A型畦床﹐其復建工作可用作畦器或手工具將溝底之土壤鏟至畦頂。就農藝的觀點而言,較適當的方式是利用鑿犁沿著土溝將前年所造成之耕盤先設法打破,然後再將土壟部分之土壤均分推向原畦溝中﹐如此可產生相當疏鬆之新畦,惟此法需耗較高的馬力。作畦器在作業時,若兩邊破土之程度不均,則方向較難控制。此項作業仍然應屬於初級整地作業的範疇。

四、農事作業範疇

        為了完成農事作業,必須選擇適當尺寸的農具去做所需的工作,並且將農具與動力源相連接,使其能受到控制且所用的動力不超過有效容量的範圍。一般農事作業可分類如下:

(l)初次犁耕。將未經攪動的土壤﹐在特定深度內進行犁耕作業﹐翻轉土壤並掩埋雜物及雜草﹐以控制其滋長。此外﹐亦包括為防止土壤沖蝕的土木工程及整地工作。

(2)二次犁耕。將經過初步次犁耕之土壤﹐進行整理﹐使其坵塊符合所需之大小及分佈,土壤因而獲得適度的壓實﹐且具良好的透氣性及透水性,以利種子或作物的生長。

(3)播種及移植:將種子或秧苗以正確的深度及間隔植入土中。

(4)作物保育與管理作業﹕包括噴藥、除草、施肥等項。

(5) 收穫:採集所需的作物部分以供進一步使用。

(6)加工:將收穫後之穀物或農產品原料進行加工﹐使其易儲存或使用﹐並轉換成可供銷售的形式。

(7)運輸:運用不同的階段流程將物資運送到所需的地方。例如:將生產所需之物資(種子、肥料及殺蟲劑等)及機械運至田間﹕或將作物運回曬場或倉庫;或將產品運至市場。

五、整地機具

        目前市場上已經有很多不同型式及大小的農具供選擇,以完成各種農事作業。以機械作業,其工作比人力輕鬆、快速與成本低廉。目前大部份之農機具均已經過長時間的研究與改良,以適合不同的人、土壤及作物條件。曳引機用犁通常可分為四種﹕板犁、圓盤犁、鑿犁及迴轉犁。

(一)初次犁耕農具

          (1)

        板犁之功能在於切斷、提昇及翻鬆轉土壤,以埋沒廢棄物及雜草,並留下乾淨的土壤表層。其切斷部又稱為犁體,由犁頭、犁板及犁側板組成。犁頭有地面引導及犁頭傾斜部分。側向板能承受土壤作用於犁鐵的側壓力,具有穩定犁體的作用。在某些曳引機的板犁上,其犁側板由一與前進方向成一角度的犁溝輪所取代。而犁體前方通常裝有長刀或圓盤式裂土器,以垂直方向來切割土壤,使犁翻之壢條與未犁耕地分開﹐且容易翻轉。

        犁體的切割寬度為兩個鄰近犁體側板間的垂直距離,使用直板犁時必須調整連桿組,使其距離與切割寬度相當,以便控制犁體。在以畜力為動力源的簡單犁耕作業中,以此項工作常藉著眼睛觀察來達成。

        小型板犁有時附有一簡單的切土器,常應用於鬆軟土壤。而大型、重負荷的曳引機用犁,則裝有連桿點及諸如剪力銷、負載簧梁、或液壓貯蓄器等之防衝擊的設備。

          (2) 圓盤犁(碟犁)

        圓盤犁主要構造為一能迴轉的碟型圓盤,其盤面與前進方向及地面成一角度﹐此角度可依土壤狀況調整。圓盤犁適於雜物或障礙物多的乾硬土上使用,但其價格高且維護不易﹐是為缺點。多盤犁有更多及更小的圓盤,適於裝在較大型曳引機後面以高速從事耕寬大、耕深淺的工作。由於土壤作用於較大邊的推力較大,必須由一具有角度的鋼輪來支撐;其形狀通常以另一圓盤或具有凸緣之圓盤裝於右犁具後面。

        拖拉犁時必須調整拖桿,使犁具之耕深符合需要,並保持直線前進方向。若前耕深輪陷入太深﹐使犁具偏向已犁過的土地方向時,須將犁具端的拖桿往下移,使曳引機端側向沒有犁耕過土地。

        掛有犁具的橫向安裝桿,其曲柄朝向已犁耕側,可以用螺旋調節器來調整角度;經此可改變前犁溝的寬度。若其對曳引機轉向影響太大,軸可稍微向旁邊移動來減少這個效應。雙向犁的前犁溝通常由橫安裝桿右端的制動制器來調整,前制動器控制一個方向,後制動器控制另一個方向;這些必須加以調整,直到犁溝能在兩個方向相互配合為止。曳引機安裝合適的車輪以配合犁的尺寸是很重要的;否則上述的調整就沒有什麼作用,易使工作效果不佳。

        作畦的器具也可以安裝在中耕機的架子上,其機體通常具有可調整的檔泥板及可更換的磨耗點。一般使用的型式有兩種,一為在軟土中的馬鈴薯型和硬土中的起壟犁型。在某些地區,起壟犁亦可用以控制土壤流失,使排水有機會滲入土中。

          (3) 鑿犁

        鑿犁主要功用在破裂硬土﹐並將雜物留在表面上,因此頗適用於有土壤沖蝕嚴重的地區。其齒桿可作橫向調整,以適合不同行列作物的要求。犁尖部位有些設計成更換型﹐磨耗後或破壞時可以更換﹐其根部則有剪力螺栓保護,以避免撞到異物。

          (4) 迴轉犁

        迴轉犁多用在濕稻田的耕作,由兩個附有螺旋刀片的轉子所組成。迴轉犁以碎土為主﹐不具翻轉功能。但作業迅速﹐通常不需二次耕。但所消耗的馬力特大。台灣地區由於一年兩至三作﹐整地的時間甚短﹐故代耕中心購置曳引機常以高馬力為主﹐是有原因的。

(二)二次犁耕農具

          l.

        圓盤耙由幾組裝在軸上的圓盤所組成,其與前進的方向成某一角度;作業時安裝兩組或四組的圓盤可消除作用於曳引機的淨側向推力。與前進方向所成的角度越大時,所能攪動土壤的程度也越大。通常用來粉碎初次犁耕後的土塊,而作成苗床。較大機型用液壓來控制夾角,並有耕深調節輪;大部分的型式都附有重盤,可用來增加重量,以獲得足夠的土壤深度。

        比較大的圓盤組合係以四組圓盤構成,圓盤群有一可調節的角度,較大的角度對土壤影響較重,但需要較大的拉力。

          2. 中耕器

        中耕器的構造像輕型的鑿犁,但具有更多的齒桿。它用來攪伴土壤、以獲得均勻的壓實性,並將良好的物質留在上層、亦可以作某些冷斷裂工作。起壟型及彈簧負載型兩者皆適用。齒桿通常交錯排列在架上,使殘留物有更大的空間通過農具;某些型式有特殊角化的腳架,可以用來降低殘留物集結過多的問題。

          (3) 輕型耙

        輕型耙由許多小齒桿所組成,用在苗床的最後整地工作。有許多種設計:鋸齒型、鏈條連桿型、木軸上裝釘子等等。這種在田間雜物很多的環境下,不適合使用。此外,樹梢或分枝也可以當作耙來使用。

          (4) 迴轉式中耕機---動力方式

        這類的機械具有水平的軸,而且附有不同型式的刀片可用來攬拌及切割土壤。機械的大小從很小至很大,且使用不同型式的刀片:拾起爪、彈簧一拾起爪、迴轉砍伐刃片、L型刃片等等。這些機械很適合用在水稻田的作業,來攪拌土壤及混合廢棄物。(砍刀型刃片必須用來防止殘留物的捲入中耕機中)除了使用整平板外,這些通常為唯一需要的中耕機械。但這類的機械不適用於硬土壤的狀況(除了裝在大曳引機後的大重負荷型式外)、因其在這種情況下使用會有嚴重的振動及磨損的問題。圖7.6顯示兩種常用的主要型式。

        附有爪子的動力垂直軸型式,只做成較大的尺寸,可視其為特殊的作業機械,用在某些溫帶作物的苗床準備作業上。

          (5) 無動力迴轉中耕器

        這些機械可有水平和垂直的軸,並裝備有刃片或爪子,使其在土壤上被推動時能迴轉。這類機械有好的攪拌和混合的特性,並可防止殘留物的阻塞;其中某些型式適合用在隆起的耕作系統中,用來作雜草的控制。

 

 

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