2008年4月20日 星期日

3. Development of Rice Transplanters

3. 插秧機械之發展

3.1為發明插秧機者塑立銅像


布袋和尚有一首有名的詩,曰:

手把青秧插滿田,
低頭便見水中天;
心地清淨方為道,
退步原來是向前。




這首詩描寫插秧的情境,淋漓盡緻。千餘年來,不論酷暑或嚴寒,風雨無阻,農人彎著腰把秧一株一株插入泥濘的水田中,無疑是一項煩重的勞動。現在鄉間已幾乎看 不到這種昔日風光了。為舒解這項農事作業,古今中外不知多少人投入插秧機器的研發,想創造出一種史無前例的裝置來解救農民的疾苦。早年在日本農業界流行一 句話﹕「為發明插秧機者塑立銅像」,可見大家對插秧機的殷切期待與渴望,也同時顯現其高度困難的一斑。

台灣於戰後有彰化人氏試作一種手拉 式鋏苗插秧機,有一台樣品機存放在台大農具陳列室,後來又集中到屏科大的農機博物館中,這是秧洗根後鋏植的設計。四十年代,先有台大金城系主任和黃國彥先 生(當時為助教)試作手拉型重力落下式插秧機及其配合用秧田取秧機;後來又有農業試驗所譚奇才技士創作插秧機獲得新型專利。這些插秧機的構思在原理上大多 與日本無數發明家一樣,一心一意要把人手慣行插植動作改用機械操作的想法,即田間取秧和插植兩項操作分別用機械來代替;惟兩者即使勉強可實用,而欲把兩者 聯合作業時就無法突破瓶頸。所以,真正可實用的插秧機出現前,有人戲稱﹕插秧機的研究已達九成的程度,不過僅剩的一成難度則比那九成還難。

在 日本,真正可實用的插秧機的創始人為關口正夫先生,他既非農機專家亦非農業界人。在他從事育秧和插秧機的研究以前,對水稻生理、施肥、土壤性質、插植法、 株數、秧數、插秧深度等是什麼都完全不懂的農業門外漢。只是在農業專家和農機專家的指點和協助下,竟然無意中找到創造插秧機實用化的方向;真是應驗了「無 心插柳柳成陰」的一句話。

戰後的日本,民生凋敝,為求穩定,必須設法稻米自給自足;只是增產稻米必須採用早植苗,而且秧苗要健康。在日本 寒冷氣候下提早育秧是件困難的事,很多專家因此苦思對策。當時農林省農事試驗場場長寺尾博士聽說長野縣農事試驗場有位松本順次技師,由養蠶的飼育箱得到靈 感,從事於水稻稚苗的保溫育秧法研究,於是他委託電力中央研究所的農電研究所,試著利用電熱加溫方式在小型溫室內培育稚苗,以便獲得早植苗。

關 口先生當時正服務於三晴工業會社的電氣課,有一次訪問農電研究所看到這項實驗。他自認該項實驗很適合他的領域,乃承攬該項機械的研發。關口先生完全摒棄慣 行成苗移植的作法,改採稚苗移植,終獲突破。首先,他完成一台可自動溫度控制的電熱育苗器,長1.5m、寬0.8m、高1.7m,可放置七層,每層四只盤 育苗盤。由於內部溫度保持均勻,終於成功培育出健康的稚苗,這是由田間育秧轉變為育苗盤育秧的先聲。此項電熱育苗器法後來獲得日本政府大力推薦,並開始在 全國推廣。台灣引進插秧機初期,也同時引進了該電熱育苗器,只是台灣氣溫高,早苗並非迫切性,並不十分成功。在日本經試驗結果:使用育苗器得早期健康稚 苗,每公頃可得十餘噸糙米的收穫量,創造日本全國第一的成績。受此鼓舞,關口先生乃決定自創東京電研製作所,繼續植苗方面的研究。

早期手推式插秧機

1960 年,寺尾場長多次訪問東京電研製作所。他建議關口研發以育苗盤稚苗為用的插秧機。關口得此想法後,開始多方的訪察,發現淺植確有利於增產,也同時有利於機 械的插植。為回應寺尾場長的要求,當年立即試作第一台落播式人力插秧機,翌年參加農業機械化研究所的插秧機田間試驗。這台試作機後來為農林省收購留存,應 屬插秧機研發史上第一號插秧機。只是該插秧機雖面世,卻始終未能達到推廣階段。雖然如此,關口並未放棄其研發工作。寺尾場長於次年(1961)再度訪問關 口,建議關口將育苗盤苗育成像機關鎗子彈帶般,方便插秧機作移植。這種紙帶型秧苗直接避開慣行的田間取秧法,使插秧機的實用性大增。同年五月間,關口終於 完成一台雛型機。只是當時他創立的東京電研製作所發生財務困難,被農研工業會社合併,關口主導的研發工作很只好中斷。

此時對此事發展相當 關切的寺尾場長辭世,關口只好向農林省相關部門尋求支援,並得引見當時的農業機械化研究所第五研究室三浦保室長。三浦保為農機專家,聽完關口的說明後,初 以同情的口吻勸他不要鑽入插秧機研究的死胡同,以關口的背景他認為難度很高。但捱不過關口的堅持,三浦只好請教上司狩野部長,經兩人研究關口的設計圖,最 後的評估認為應有成功的可能性。於是請關口趕緊試作,準備翌春試驗。鑑於農研工業會社的經費拮据,只好利用該研究室的插秧機研究計畫剩餘經費進行試作;關 口同時申請新型專利。那一天是1961年12月6日,應是日本可實用插秧機誕生的最關鍵日子,試驗機終於在敲打中完成。翌年1月18日,兩人在研究所進行 田間試驗,大家都瞪大了眼珠,看它成功地把稚苗一株一株淺插植在泥田中,完全如符合當初預期!

這樣的結果大大地鼓舞這個新團隊的士氣,農 研工業會社乃加緊趕工,於1962年3月完成第一號雛型機,趕上參加農業機械化研究所的公開田間比較試驗。最後成績是,其收穫量竟超出其他成苗用插秧機許 多,這反而使得研究所不敢發表試驗結果。農研工業會社開始大量生產50台示範推廣機,分發全國農事試驗場及篤實稻農家試用。

以上就是插秧 機正式問世的經緯。在這研發的過程中,可看出日本人做事態度的積極與爭取時效的態度。故事的主角是幹勁十足的關口正夫,還有具慧眼識英雄的寺尾博場長,最 後為提供技術與財務支援的農機專家三浦保室長,三者缺一均可能讓插插秧機之面世無疾而終!如果要立銅像的話,三人都應有份。

比立銅像還有 意義的是,後來農研工業會社正式量產該型插秧機而大發利市。這種手推式單行的機種當時稱為「環流牌農研號」。其他大廠亦相繼跟進,改用溫室育苗盤培育的稚 苗。不久,動力型插秧機也開始問世,逐漸淘汰手推式機種。各種廠牌如豆虎牌TA-2型、星牌HRP12型、井關牌P4A型、佐藤牌、野馬牌30-P型及 FY-2型、芝浦牌PRP-2型、大金牌DP-20型及PS-21型等,如雨後春筍般出現。


3.2台灣插秧機械化之推廣

台 灣試用插秧機可朔至民國五十六年由農復會引進上述環流牌農研號手推式插秧機,在台北區農改場進行田間試驗及示範。初期試驗結果,機插者雖然穗數較少,但因 單位面積株數增加,穗重亦大,故產量較手插者高出許多,且工作效率也大為提高。初步成績頗令人滿意與興奮。為此,農復會除補助各地農業試驗改良場所加強示 範推廣外,同時鼓勵當時中國農機公司從事仿造,雖然這種仿造行為總是有失顏面。不過同一時期,台灣省農會看到商機,也一馬當先,專案進口一百多台到國內推 銷,並到各地示範表演,有一舉拿下插秧機的市場。這種手推式插秧機每株插槙的秧苗數較少,且為淺植,故插完後歪歪斜斜,好像長不活的樣子。這種情況看在一 些篤實的農民眼裡實在不是茲味。例如,新竹關西一位李姓農友竟然把機插後的水田又重新整平再改用傳統手插;其他農民則因有人代插而樂得清閒。但等到秋收驗 收成果時,機插田區反而明顯地較手插區豐收,這位篤實農家只能心裡自感懊惱。不過,大部份的農民瞭解機插的好處後,倒是不折不扣地率先接受插秧機了。



也 許技術不足,國內仿造的此型插秧機外型笨重,操作不易,未能大量推廣;但進口的單行手推式插秧機因需育成條播秧片,費時費工,加上手推費力,也沒辦法立即 推廣,反而很快地被撒播式育苗的兩行式動力插秧機取代。手推式插秧機如同美利牌耕耘機一般,曇花一現,扮演了插秧機械化過程中悲情的角色。中農公司未能順 利產銷插秧機,導致財務困難,只好解散;台灣省農會進口的那批插秧機也經過相當久的時間才勉強消化(不一定售完),從此再也不敢插手農機事業。

雖 然如此,經過第一波插秧機的示範與推廣,反而換起農民對動力插秧機的熱情與期望,使得日本的多種廠牌引進台灣,五年內就達到一千五百多台。當年日本製兩行 動力式插秧機確實好用,只是其價格高昂,有如一部汽車,頗令農民吃不消。農政官員為鼓勵國內廠商製造,只好另制補貼農民購置的政策。

起 初,業界反應冷淡,大部份採取觀望,尤其台日合作的農機大廠更冷嘲熱諷,認為插秧機結構太精密複雜,台灣絕無法自製。為鼓勵國產插秧機提早應市,只好採用 對國產品補貼農民購置的方式吸引廠商。六十三年,裕農農機公司謝元烈董事長首先發難,他在台中設廠,針對日本的機型仿製,生產兩行式動力插秧機。第一批二 十台,不久銷售一空。

為配合國產插秧機的推出,政府的配合措施也未嫌晚,凡是購置國產農機的農民均能獲得高達百分之五十的補助及貸款。政 府這一出手,進口插秧機立即大幅削價競銷,農機價格立降,農民終成贏家。插秧機的應用因而更為普及。六十四年起許多農機廠相繼投入市場,有如耕耘機市場的 翻版。當時之主要國產插秧機廠商除裕農外,計有﹕新台灣、中升、大地菱、中原、力達、永大、新力、九福、松齡等紛紛加入生產行列。進口插秧機則有﹕久保 田、井關、三菱、野馬等四廠牌,國產與進口品牌混戰一場。到六十五年時,兩行式國產插秧機一口氣達四千多台,而進口品則幾乎停擺了。六十年代末期至七十年 代初期為國產插秧機成長的鑽石時段,每年生產量仍達五、六千台之譜。

可 惜好景不長,農民購置插秧機一如耕耘機般,大家都從事代插作業來增加收入。因此,大型化是唯一發展途徑。於是乎插秧機由兩行式擴大為四行、六行甚至農民歡 迎日本進口的七行以上的乘坐式插秧機。此時國產品已無法跟上時代需求,逐漸被淘汰出局。目前僅剩裕農牌四行式與六行式步行插秧機,年產不過五、六百台,奄 奄一息了。不幸地,國產插秧機工業也步耕耘機工業的軌跡走入夕陽產業,所有大型插秧機又歸入日本貨的版圖,令人扼腕。不過,由台灣推行插秧機械化的觀點而 論,一切順利,甚至由於水稻育苗中心的成功配套措施,使得台灣有效利用插秧機幾乎可稱舉世無雙呢!

3.3水稻育苗中心的成功

在各項稻作機械化中,以插秧機械化進展最為迅速,究其原因除插秧機本身的優越性能外,在台灣自行發展頗具成效的水稻育苗中心則功不可沒。固然,育苗中心的供苗系統與插秧機巧妙的搭配也非一蹴可及,經過多方面的模索和努力始具今日的規模。


由 於機械插秧所使用的秧苗,其育苗法、管理技術與傳統的秧田育苗截然不同,必須以一定規格的育苗盤(長58cm、寬28cm、高3cm)育成。育苗工作不僅 需要較高的技術,且需較多的投資,如籌建育苗作業室、購置播種一貫作業機、育苗盤等設施與器材,若由每一農家個別育苗既麻煩又不經濟。政府在推廣插秧機的 同時即積極補助與輔導農民設置水稻育苗中心,藉機械化一貫作業及秧苗集中管理,以大量育成健全秧苗並降低育苗成本。一般農民可直接向育苗中心購買秧苗,可 免除育苗之麻煩及減少設備器材的投資。




育苗中心計畫的推動可分三個階段﹕

  • 電 熱育苗室階段(民國五十八至五十九年)﹕五十六年由日本引進手推式插秧機,由於育苗方式不同,頓時難於適應,秧苗成活率低,尤其北部第一期作育苗時易受寒 害,需要保溫。雖然引進手推式插秧機的同時也引進電熱育苗器,不過每批培育秧苗量太少,緩不濟急。農復會補助計劃項下,乃於五十八年由台大農工系甘俊二教 授並得台北區農改場羅東分場李祿豐技士的協助,在宜蘭縣三星鄉建造第一座電熱育苗室。此項育苗試驗雖然成功,惟耗電及加熱效果不佳等原因,乃改為蒸汽加 溫。
  • 蒸汽加溫育苗室階段(五十九至六十一年)﹕五十九年為配合省農會進口100多台手推式插秧機,農復會又補助各地建造蒸汽保溫育苗室 18座,每座以供應30公頃稻田之秧苗為原則,成效顯著。六十年農復會繼續補助興建保溫育苗室7座,六十一年再補助10座,每座仍以供秧30公頃稻田,並 以動力插秧機用的秧苗為主。以上計畫仍由台大甘教授主持,六十年聘雇張森富先生(現為台大生機系教授)為研究助理協助工作。
  • 專業化育苗中心設置階段(六十二年迄今)﹕六十二年為因應動力插秧機迅速成長及育苗設備與技術的快速進步,乃改輔導設置大型專業化育苗中心,每處每期作供苗水稻面積以一百公頃以上為原則。至七十五年時,台灣各地已設置1,145處,分布於二百多鄉鎮市。

就 以育苗中心每期作供苗能量而言,七十五年第一期作供苗量在100公頃以下者234處,佔27.8%(調查總處數為843處),100-200公頃者342 處,佔40.6%,200-300公頃者130處,佔15.4%,300-400公頃者61處,佔7.2%,400-600公頃者63處,佔7.5%, 600公頃以上者13處,佔1.5%。

育苗中心不僅可節省大量人工、減低成本,也有利於優良稻種之更新。原按台灣雙期作稻田面積約36萬 公頃規劃,而以每200公頃設一處為目標,則全國共需育苗中心1,785處。若每處育苗中心供苗一百公頃,則其所需設備為60坪作業室、育苗盤8,000 個、一貫播種作業機械一套、塑膠布和紗網34捲、噴藥設施、灌溉設備、浸選種池等所需費用約為80-100萬元,其中政府每處補助12萬元,其餘均由經營 農民自籌。為協助農民自籌經費,六十九年經濟部農業機械化基金保管運用委員會同意提供低利貸款,每處35萬元。七十年該基金會又同意對已設中心可追加貸 款,最高額度為25萬元。在各項政府政策推動下,育苗中心事業蓬勃發展了。

3.4「榖殼育苗」化腐朽為神奇

推 廣插秧機初期,一般農民盛行自己育苗,即使耕種一公頃的小農也不例外,惟自行育苗者失敗率頗高,且所花人工費不貲,乃隨著專業化水稻育苗中心蓬勃發展,也 克服各種經營、管理、技術性問題,目前即使五公頃以上的大農自行育苗者已不復多見。不過,育苗中心每期作均需大量床土,而土壤來源有限,大規模取土不易是 新面臨的難題。

當時除育苗中心嚴重缺土問題外,還有一些大難題待解決,如隨著液化瓦斯的普及化,原來把榖殼作為大眾燃料的習慣丕變,碾米廠所產生的大量榖殼成為廢棄物,難於處理的頭疼問題。故在農機研究項目下,台中區農改場梁榮良股長等人,從事榖殼碳化再利用的研究而遭遇瓶頸大傷腦筋。

為檢討農機研究計畫的進展,全國農機研究有關人員,每年舉行一、二次研討會。六十七年上述兩項問題被提出來研討時,彭技正提出使用榖殼代替部分土壤的方案,經台南區農改場梁連勝股長進行田間試驗,得到苗床土內摻入三分之一以上之榖殼,可以獲得良好的秧苗。

六 十八年第一期作,台南區農改場委託朴子邱德旺君擴大進行田間試驗,邱君已有試用育苗墊的經驗,起初邱君先試用純榖殼育苗,但因榖殼發酵過程中會暴發攝氏 100度的高溫而作罷。邱君後來採用榖殼混合土壤的育苗試驗,結果確定使用砂壤土(砂土、粘土各半)來混合粉碎榖殼各半(容積比),其結果最為理想。

綜合榖殼摻土育苗的優點列舉如下﹕
  • 保溫及供肥﹕榖殼經粉碎後遇水則很容易發酵分解,發酵開始時所產生溫度較低,約經一整天後發酵漸趨強烈,溫度增高提供了稻種發芽所需的適當溫度。約經五天發酵漸趨緩和,一週後發酵完成釋放氮、磷肥分可供幼苗所需。
  • 苗 根發育良好﹕早年農業社會的人們每到冬天在硬梆梆的木板床上舖一層稻草,人們睡在乾草上宛如現代人睡在厚厚的墊被上感到舒適。榖殼育苗時其稻種就像人睡在 稻草上既溫暖又舒適,根部施展繁密而健康,當然秧苗發育良好。反之,純土育苗就像稻種睡在冰冷的硬木板上,根部捲曲不敢伸展,尤其第一期作時,若溫度低於 攝氏十五度則苗根停止成長,甚至易得立枯病。
  • 盤苗重適當﹕純土育苗每盤重為6kg半,榖殼摻土育苗為5kg,減輕四分之一以上,如以十噸卡車運輸秧苗為例,純土苗可運1,600盤左右,其運費若為八千元則每盤運費五元;而榖殼苗則可運2,000盤,每盤4元。
  • 適於捲苗﹕純土苗即使在良好天氣下,於排水後十二小時始可捲苗,太乾則苗片易折斷,太濕則於載運中苗片變型。榖殼苗則排水後可立即捲苗,如太濕於捲苗後會自然排除過多水分而達到乾濕合適的程度。
  • 有利於搬運作業﹕純土苗因較重而乾濕又不易控制,如長途運輸時不但運輸量較少且堆積在下層者很容易變形,如原為28公分寬的秧片變成29公分,就無法放進插秧機的置苗床內,若勉強塞進則造成苗片滑行不順暢而易導致嚴重缺株等問題。反之,榖殼育苗則完全無上述缺點。

綜 合言之,利用榖殼育苗具有保溫的效果而減少立枯病的發生。又稻殼育成之秧片,苗根生長旺盛,重量較輕有利於運輸,且耐長途搬運,又適於雨中插秧作業。經兩 三年由農復會補助農林廳輔導各區改良場示範推廣下,目前所有育苗中心均已採用此項技術。此項技術不但解決了育苗中心缺土問題,同時也舒解了碾米廠處理榖殼 廢棄難題。過去碾米廠需雇工尚且找不到地點廢棄的榖殼,現在行情看俏,每公斤售價大約1.8元(粉碎榖殼)。

3.5「南秧北調」育苗中心錦上添花

在 育苗中心的作業系統中,值得另外一提的就是「南秧北調」模式的建立。台灣北部地區因受氣候條件、雇工困難及工資高昂等因素之影響,農民設置育苗中心之意願 不高,已設立者的經營規模亦不大,而中南部育苗條件較好,育苗成本較低,因此產生「南秧北調」之構思。尤其,榖殼育苗技術成功後,中山高速公路剛好開始通 行,致使長途運送秧苗成為可行。為此,農復(發)會補助農林廳積極輔導各地辦理南秧北調工作。

由中南部育苗中心與北部農民訂立供秧契約, 必要時搭配大型插秧機適時運秧至北部代插。如六十九至七十一年度在農發會補助計畫項下分別調配約21萬、58萬及71萬盤秧苗,供應了1,006公頃、 2,754公頃及3,379公頃的稻田用,其成長快速。此項供秧方式很快被大眾接受,即使政府補助計畫結束後,不但按原來契約方式進行,且更為擴大規模, 參加育苗中心數也大增而每處因供苗期加長使得每期作育苗數量也提高了。

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