台南區農業專訊第39期:12~18頁(2002年3月)

築畦塑膠膜鋪設機之研發

文/圖 鄭榮瑞   鍾瑞永

前言

栽培設施利用可促進蔬果的提早栽培、收成,且對病蟲害防止、農藥施用及栽培期間的田間管理作業具有省工、省力的效果。根據農業年報統計全台灣作物使用畦面覆蓋栽培面積達5萬公頃以上,主要利用在西瓜、洋香瓜、甜瓜、草苺、鳳梨、切花類及部份果樹等作物。覆蓋材料早期以稻草、甘蔗葉等為主,由於材料不易取得,且利用塑膠膜覆蓋具有易施工、保溫、保濕及抑制雜草等多項優點,幾乎全面取代稻草等覆蓋材料,使用塑膠膜設施栽培的面積大增,近年來也有引進紙蓆作為覆蓋材料,惟價格較高且材料強度仍待加強,目前仍以使用塑膠膜為主要覆蓋材料。

築畦塑膠膜鋪設機田間作業側面照
築畦塑膠膜鋪設機田間作業側面照

塑膠膜鋪設作業概況

由於國內慣行高畦栽培以利於灌溉排水,因此塑膠膜鋪設作業通常配合第二次整地碎土後,以曳引機配合作畦犁或以中耕機或以人工利用鋤頭完成作畦作業,再以多人共同作業完成塑膠膜鋪設覆土鎮壓工作,因此需要相當多人力及工時,根據調查結果顯示,因地區及作業方式差異,每公頃需20∼60人日,平均為42人日,據以估算其作業成本,若以每人日工資800元則每公頃人工鋪設費用約為16,000∼48,000元,平均33,600元。

築畦塑膠膜鋪設機研發

近年來雖有塑面覆鋪設機的引進使用,且國內也有工廠進行開發,惟因引進機種適用於淺溝式平畦栽培方式與慣行深溝高畦栽培方式多有差異,而國內開發機種所完成之畦形及覆土鎮壓方式不合栽培習慣,農友需進一步整畦作業,因此,農友較難接受而無法有效推廣,有待進一步修正其結構,改善其性能並國產化生產,以利於推廣。因此本場乃針對國內田間設施栽培塑膠膜之鋪設,配合國內作業特性要求,進行可築畦及塑膠膜鋪設一貫作業機之設計,使畦面塑膠膜鋪設機具有築畦、塑膠膜鋪設、覆土、鎮壓作業功能。目前已完成國產化機型之開發,定名為南改型RM240築畦塑膠膜鋪設機,正經由技術轉移農機廠商生產並示範推廣給農民使用,以有效紓解農村勞力之不足,改善重勞動作業環境及促進田間設施簡易栽培體系作業機械化的建立。

利用人工鋪設塑膠膜至少需4-6人共同作業
利用人工鋪設塑膠膜至少需4-6人共同作業

引進試用塑膠膜鋪設機作業,畦溝不符需求
引進試用塑膠膜鋪設機作業,畦溝不符需求

機械構造與主要規格

南改型RM240築畦塑膠膜鋪設機之設計係以曳引機為動力源,其規格及主要作業機構分述如下:

1.    圓碟式開溝犁組:共有兩組,分別裝置設於曳引機迴轉犁前方左、右兩側,可以配合碎土作畦先行開溝並將土壤導入畦上,利於後續之築畦及減少後續覆土及整畦之土壤量。

2.    迴轉築畦犁組:配合瓜類栽培時高畦寬面塑膠膜鋪設需求,採用可使用2.4或2.7公尺耕寬之迴轉犁,除將原整地用迴轉刀軸更換為具有向內攏土之築畦刀軸外,並將迴轉犁後蓋板配合弧形畦面成型需求,修改為具有弧形整型效果之構造。

3.    塑膠膜鋪設機組:包括與迴轉犁結合之骨架組、塑膠膜吊掛組、畦面鎮壓弧型段軸輥輪裝置、兩側可油壓昇降農具吊架桿(使用在塑膠膜寬度超過2.7M以上機型),在農具吊架桿上則裝有畦肩鎮壓橡膠輪組、覆土圓碟輪組及清溝整畦犁組等,一次可完成塑膠膜鋪放、弧型畦面成型、畦肩塑膠膜鎮壓、覆土及整畦等作業。為配合大寬度(270公分)塑膠膜鋪設,塑膠膜鋪設作業時的機械的最大展開寬度可達4m,不利於路上行駛,因此將農具桿設計成三段式,中段與迴轉犁結合在一起,而左右兩側則設計以中段為樞軸,可以油壓控制水平至垂直90度間轉動,當油壓舉昇農具吊架桿時,其寬度可縮短為3m以內。以確保路上行駛時的安全。

4.    噴灌水帶鋪設裝置:裝設於迴轉犁後方與塑膠膜鋪設機組間的左側,主要構造包括一固定支架、樞軸及可在樞軸上自由轉動的用以裝置噴灌水帶的轉子。作業時,將水帶下拉覆於塑膠膜下方,可與塑膠膜鋪設作業同步進行。

5.    藥劑施放裝置:裝設於迴轉犁後方與塑膠膜鋪設機組間的右側,主要構造包括儲藥劑桶、定量藥劑配出機構、左右分送配出機構、油壓驅動組合等,可配合塑膠膜鋪設作業同步進行地下害蟲防治藥劑施放。

築畦塑膠膜鋪設機構造示意圖
築畦塑膠膜鋪設機構造示意圖

圖號部份說明:
1--築畦迴轉犁機座
101--骨架 11--開溝犁  
111--支臂
13--擋土板
112--臂座板
131--調整桿
12--迴轉犁
132--彈性元件
121--築畦犁刀
14--油壓裝置
2--塑膠布捲軸
31--鎮壓滾筒
21--塑膠布
32--鎮壓滾筒軸
22--支撐臂
33--支撐臂
3--畦面鎮壓滾筒組
4--支撐架
5--壓制滾輪
61--清溝覆土犁
51--懸臂
611--支架
52--支架
62--船形畦整形器
6--懸臂
63--壓土板
7--曳引機
91--藥劑配出部
64--導土擋板
8--支架
92--膠管
631--調整桿
81--噴水帶
621--支架
632--彈性元件
9--藥劑儲存桶

表1.南改型RM240型築畦塑膠膜鋪設機規格

主要規格 說明
連接方式 適用曳引機100HP以上,以承載三點連接
開溝犁 圓盤式,24吋(61cm)

築畦迴轉犁

本體 123cm×262cm×123cm
刀軸排列 兩邊內向螺旋排列,適用於築畦
耕耘寬度 最大耕耘寬度240cm

塑膠膜鋪設機組

本體 160×302×160cm
塑膠膜捲軸支撐方式 中間軸支撐及左右兩端點固定
適用塑膠膜寬度 適用塑膠膜最大寬度240cm
弧形畦面鎮壓滾筒 多段式弧形一體鎮壓滾筒,直徑20cm
畦肩壓制滾輪 橡膠輪式,直徑30cm
覆土裝置 圓碟犁,20吋(50.8cm)
清溝整畦方式 利用船形清溝整畦器
附屬裝置一 地下害蟲藥劑施放裝置(可配合塑膠膜鋪設一次作業)
附屬裝置二 噴水帶鋪設器(可配合塑膠膜鋪設一次作業)

機械功能與特性

1.    可同時完成整地、碎土、築畦及鋪設塑膠膜之工作,操作簡便而快速。整個操作過程只需一位曳引機駕駛者及一位協助人員即可為之,具有節省人力資源及全面機械化作業之功效。

2.    在作業過程中可同時完成噴水帶之鋪放及地下害蟲藥劑之施放,無需另行為之,簡化築畦塑膠膜鋪設操作程序,提高工作效率。

3.    採用拱形畦面鎮壓滾筒組設計,可將畦面鎮壓成圓弧狀,俾利於畦面排水及作物生長。

4.    擋土板及船形畦整形器之壓土板均設有套設彈簧元件之調整桿,具有自動微調功能,可控制擋土板及壓土板之上揚幅度不致過大,可以保持畦面及畦型得到最大平整度。

5.    畦面塑膠膜鋪設機結合在曳引機迴轉犁後方,可配合第二次碎土整地、作畦、塑膠膜鋪設、覆土鎮壓及噴灌管鋪放與基肥施用或消毒等完成一貫化作業,作業能力每小時可達0.5公頃以上。

另開發適用於西瓜栽培田用機型RM260型,農具架採三節式設計,可將支撐架上樞連之懸臂支撐架拉高,使農具架可配合道路寬度進行調整,避免因道路行駛農機具過寬而佔用整個路面造成危險,以確保路上行駛之安全性。

弧形畦面及細緻植床極適於作物栽培
弧形畦面及細緻植床極適於作物栽培

RM260型具油壓舉昇裝置,確保行車駕駛安全
RM260型具油壓舉昇裝置,確保行車駕駛安全

RM260型築畦塑膠膜鋪設機作業完成情形
RM260型築畦塑膠膜鋪設機作業完成情形

較佳的築畦塑膠膜鋪設作業法

1.  農具之吊掛及動力連結

本機以迴轉犁加裝築畦塑膠膜鋪設等裝置,其吊掛法如一般迴轉犁,惟應注意吊掛後整組機具左右的水平。動力連結主要有傳動築畦犁的PTO裝置連結及驅動地下病蟲害施藥裝置的外部油壓連結。

2.  築畦犁調整

(1).開溝犁犁寬與深淺調整

開溝犁位於築畦犁前方左右兩側,其深淺調整需配合所需畦型之畦溝寬度及深度,畦溝寬度可調整圓碟犁角度,畦溝深度可調整連接桿上下位置,由於兩者之調整直接影響犁起之土量及動力,適當之犁深控制,犁起之土流不致過量堆積迴轉犁前方,可使畦型飽滿。

(2).築畦犁前後調整

築畦犁前後可由三點連結之上連桿作調整,原則上應調整確認築畦犁之入力軸成水平位置,此調整連帶影響後部連結之覆土犁與清溝整畦犁之土量,應特別注意。

(3).後蓋板壓力調整

後蓋板維持適當的壓力,有助於土塊的粉碎使植床細密及土流均勻。

3.  塑膠膜鋪設機組調整

(1).畦面鎮壓滾筒深淺調整

調整畦面鎮壓滾筒深淺以作業時經後蓋板之土流不溢過鎮壓滾筒中心上3/4高度為原則,可得到最佳之弧形成型畦面及密實度。

(2).畦肩壓制輪位置及深淺調整

畦肩壓制輪滾壓於塑膠膜兩側邊緣,至少每邊各有15公分被壓入土中,可避免塑膠膜作業中被拉起或覆土鎮壓後因風吹或雨蝕使塑膠膜掀起。

(3).畦肩覆土位置調整

畦肩覆土之位置及量之多寡,可對稱調整覆土圓碟犁之角度、位置及深度,同時可調整覆土限制板位置,以得到最適覆土量。

4.  清溝整畦犁之調整

(1).清溝整畦犁位置及深淺調整

清溝整畦犁位置不當會造成覆土量過多,同時在來回作業時造成未開溝一邊之覆土量過多,使兩邊覆土不均,因此其調整應配合開溝犁及覆土犁之相關位置作調整。

(2).畦肩覆土鎮壓板深淺調整

畦肩覆土鎮壓板之調整可使畦肩覆土壓實及平整美觀,也可避免畦邊因灌水等而崩塌。

5.  作業法

(1).作業時,以進入田區之對向平行長邊開始,先將曳引機後退至適當位置。

(2).緩慢放下作業機組接近土面,配合之作業人員將塑膠膜整捲放入固定位置,同時拉出塑膠膜使其通過畦面鎮壓滾筒、兩邊畦肩壓制滾輪下方直至清溝整畦犁位置後,以雙手壓住或以腳踩踏住。

(3).將作業機組全面放下並開始駕駛曳引機前進作業,此時配合作業之人員可離開並取土將田頭位置之塑膠膜堆壓。

(4).曳引機開至另端田頭位置,配合之作業人員將塑膠膜切斷,並取土鎮壓,而曳引機掉頭轉彎,使作業機一邊之清溝整畦犁中心在前回作業之畦溝中心(依畦溝寬度而定),並適當後退至定位,重復前述(1)~(4)之動作,直至整區作業完成。

表2. 南改型240築畦塑膠膜鋪設機之作業性能測試

測試日期 90.11.12~91.11.15
地點、地主姓名、電話 台南縣佳里鎮龍安段



作業能力(m2/hr) 5135.4

0.2公頃以上鋪設所需時間(min)

  1 2 平均
鋪設寬度(m) 1.4 1.38 1.39
面積(m2) 2090 2232.5 2161.25
時間(min) 25.5 25.0 25.25




鋪設二十五公尺五處檢查鋪設失敗長度

成功長度 1 2 平均
1  鋪設成功率(%) 100 100 100
2  鋪設成功率(%) 100 100
3  鋪設成功率(%) 100 100
4  鋪設成功率(%) 100 100
5  鋪設成功率(%) 100 100
覆蓋物破損情形 覆蓋物不得有因鋪設作業造成覆蓋物異常斷裂或破損
直線作業速度 m/sec 試區 1 2 3 4 5 平均
0.73 0.71 0.72 0.75 0.73 0.73
0.71 0.74 0.75 0.76 0.76 0.74
平均 0.735
連續作業8小時試驗 故障時間(min)
故障機件名稱
中途保養情形
備註  

效益評估

傳統畦面塑膠膜鋪設覆蓋作業需以曳引機先行築畦後再以人工進行塑膠膜鋪設作業,每公頃平均約33,600元,而使用機械作業,則可同時完成築畦及畦面覆蓋作業,也可同時完成地下害蟲施藥及噴灌水帶的鋪放作業,田間作業能力每小時可達0.5公頃以上(如表2),據以計算其作業成本,若以塑膠膜鋪設機械售價230,000元(不含迴轉犁),年作業面積為70公頃。機械總作業時數3,000小時及配合作業人員一人,估計其每公頃作業成本(含曳引機操作成本)約為1,600元,與上述現行作業方式比較作業效率可提高40-120倍,作業成本平均可節省95%以上。

未來展望

作物覆蓋栽培一直為從事農事工作者重要一環,對作物的栽培具有多重影響,除利於增加土壤溫度、降低土壤密實度、減低肥料的流出、降低蒸發、產品清潔、減少雜草問題,也可促進提早收成、促進生長

品質的提昇,不論早期利用稻草覆蓋或現今大量使用塑膠膜來覆蓋,操作作業成本的降低,在加入WTO後更應受到重視。本場已陸續完成適用於洋香瓜栽培及西瓜栽培塑膠膜鋪設需求之大型築畦、塑膠膜鋪設機的開發,預定本年度可完成技移轉移廠商生產推廣;而為達到塑膠膜鋪設作業能適用於各種作物栽培畦型需求,以促進田間畦面塑膠膜鋪設作業之全面機械化,目前也透過產學合作計畫進行適用於蔬果、花卉等栽培之小型築畦塑膠膜鋪設機的開發。而鑑於塑膠膜的大量使用,若無法配合機械回收作業,殘留的塑膠膜除影響下期作耕種外,也將造成環境污染問題,因此塑膠膜使用後的回收工作更見重要,本場也正進行畦面塑膠帶回收機械之開發,企盼能藉由兩者的相輔相成,促進塑膠膜農業之良性發展,而不致製造另一問題。

 

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