第五章-2種苗生產(chǎn)作業(yè)體系

種苗生產(chǎn)作業(yè)體系一、前言

國內(nèi)之大規(guī)模種苗生產(chǎn)作業(yè)體系始自水稻之育苗中心，相關(guān)之機械與技術(shù)也因此陸續(xù)被開發(fā)出來。

園藝作物如蔬菜花卉之育苗機械化及自動化則直至近幾年才較有發(fā)展，因此進口或國產(chǎn)的設(shè)備都有，規(guī)格也不統(tǒng)一。

雖然園藝作物種類繁多，其種苗生產(chǎn)之設(shè)備或流程也不盡相同，但大體而言，一個完整的育苗自動化操作系統(tǒng)應(yīng)包含有播種系統(tǒng)、搬運系統(tǒng)、育苗管理系統(tǒng)及移植系統(tǒng)等，每一系統(tǒng)又因作物對象不同、生產(chǎn)規(guī)模差異、市場需求、以及可資應(yīng)用之技術(shù)難易而有不同水平之自動化程度。

作業(yè)流程之機械化、合理化，設(shè)備資材之標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化以及整個相關(guān)措施之信息化及制度化則是提升全面自動化種苗生產(chǎn)之不二法門。二、播種系統(tǒng)

水稻與花卉或蔬菜之播種方式有所不同，水稻一般用撒播，而花卉蔬菜則采用精密之點播方式。

點播一般都是真空播種，播種機可分為針式與鼓式兩種，播種機之種子杯槽通常為振動式以提高種子單粒化程度。

真空播種時以球形或近球形之種子效果最好，因此亦可以種子造粒技術(shù)將形狀不規(guī)則之種子加填粉衣材料制作成球形。日本已開發(fā)出嫁接機器人，成功率為98％，速度為20株／秒，較人工之3株／秒，效率明顯提高，唯一缺點是目前尚須人工掛苗（進料）。三、搬運系統(tǒng)搬運系統(tǒng)可以采子母車之設(shè)計，以荷蘭某一蔬菜育苗場所用之搬運系統(tǒng)為例(陳，1992b)，子車采高架橫跨地面行走方式，僅作單一方向之前后行走。母車除可載送子車進行與子車行走方向成垂直方向行走外，亦可當(dāng)成出料或進料時之待料區(qū)。育苗箱以輸送帶送至母車，母車以自動控制方式堆積成四排并列，每排二十箱，此時輸送帶停止進料，而子車則進入母車抓取此八十箱育苗箱，再離開母車，行走至適當(dāng)位置擺放。出料時之動作則反之。至于子車須變換工作區(qū)時，則以母車載送之。此系統(tǒng)之動力為引擎，并以人員駕駛。育苗箱之搬運亦有十分自動化之搬運系統(tǒng)，以AgriRobot為例(陳，1992d)，最能說明機械化、合理化、信息化、制度化的具體實現(xiàn)。首先育苗場之搬運動線作了合理的安排，整個系統(tǒng)包含有許多自動控制之單機的聯(lián)機。育苗箱之設(shè)計規(guī)格化，所以能配合各相關(guān)之機器或作業(yè)，如積箱機、排箱機、填土機、打孔機、轉(zhuǎn)向裝置、人工扦插作業(yè)、AgriRobot、育苗管理作業(yè)等。由計算機作管理規(guī)劃，何時扦插菊花苗多少箱、在溫室之何處育苗、何時可以收回、環(huán)境控制如何配合、噴灑等管理作業(yè)如何進行等等都由計算機指揮。四、育苗管理系統(tǒng)-荷蘭基本上以溫室做育苗之栽培，溫室傳統(tǒng)上以Venlo型式為主，其標(biāo)準(zhǔn)單位寬度為3.2m，而近來之Wide-Span溫室之寬度自8m至16m，跨距大多為12.8m，比Venlo更高。由于Wide-Span溫室比Venlo型有更大的容積（約多33％），其在外界環(huán)境變化時，有較多的空氣可以緩沖，因此內(nèi)部之環(huán)境穩(wěn)定性較好，但造價較貴。-由于歐美及日本年平均溫度低，冬天日照短，其溫室之重要環(huán)境需求在于加溫、增加人工燈光與補充二氣化碳。在進行環(huán)境控制作業(yè)時，利用傳感器以量測溫室內(nèi)之溫度、濕度、二氧化碳濃度、熱水管溫度、外界溫度、風(fēng)向、風(fēng)速、日照量、下雨量、下雨訊號等參數(shù)因子，所有數(shù)據(jù)經(jīng)接口傳給計算機處理，經(jīng)計算機軟件分析判斷之后，發(fā)出控制訊號以指揮各種環(huán)控設(shè)備。環(huán)控對策主要為不同角度天窗之開啟、熱水管之導(dǎo)通、人工燈源之開啟與二氧化碳之施用等。-不論玻璃或塑料布溫室，日本都發(fā)展出相當(dāng)完善之環(huán)境控制技術(shù)。最明顯的例子為普遍地應(yīng)用計算機，除了將傳統(tǒng)之環(huán)控因子，諸如溫度、濕度、二氧化碳之濃度、日照量、風(fēng)向、風(fēng)速、雨量等納入控制邏輯外，更將養(yǎng)液栽培之養(yǎng)液濃度、液溫、液量等之控制結(jié)合成一體，而發(fā)展出復(fù)合環(huán)境之控制技術(shù)（植物生長支持系統(tǒng)）。-環(huán)境控制還有一個很重要的關(guān)鍵因素即為傳感器，日本工業(yè)技術(shù)發(fā)達(dá)，此類傳感器，如溫度傳感器（熱偶線、熱敏電阻、ＲＴＤ等）、濕度傳感器、日照計、二氧化碳傳感器、風(fēng)速計、雨量計、土壤水份計、土壤酸度計、土壤電導(dǎo)計等都相當(dāng)完備，結(jié)合自動控制組件及計算機可執(zhí)行多種層次之環(huán)境控制。-至于溫室內(nèi)之灌溉設(shè)備則有懸掛桿自走式、固定噴頭式、機動式水管設(shè)備（可遙控、自動卷收）、淹灌系統(tǒng)（EbbandFlood)、滴灌系統(tǒng)等多種，都可由計算機主控機組依所設(shè)定之方式或作物生長之特性需要而噴灌。-養(yǎng)液之供應(yīng)及調(diào)配則以可程序邏輯控制器或計算機進行控制。噴藥有攜帶式，移動式或無人噴藥車。五、移植系統(tǒng)-移植設(shè)備有數(shù)種型或，如抓取式，推桿式等，以抓取式而言，其設(shè)計乃以四爪之機械臂十支（可依需要訂制其支數(shù)）由穴盤一次抓取十株幼苗至新的（大的）盆器內(nèi)。其特點為：須以特制之星形穴格保麗龍穴盤（StarTray）相配合，以利頂出裝置之舉苗與爪具之夾苗，為甚有效率之移植機，不過此機無辨識系統(tǒng)，亦即不論所頂舉上來之苗的質(zhì)量好壞或缺株，一律都移植。-另外所欲移植之盆器種類及排列，可于機器出廠前預(yù)先告知廠方加以內(nèi)部設(shè)定數(shù)種，操作時僅須按鈕即可。-配合推桿式移植機的育苗穴盤為可拆裝之條型穴盤（StripTray），種子在此穴盤內(nèi)長成苗后，以人工拆成一條一條，再置入移植機械。移植機上裝有光學(xué)檢測器以判斷是否缺苗，移植時則跳過缺苗處，而將苗推植至新的穴盤或盆內(nèi)。-另外荷蘭已在發(fā)展補植機，先以光學(xué)掃瞄何處缺苗，以機構(gòu)頂出或取出缺苗處穴格之介質(zhì)（土塊），再以機器手臂拿備份穴盤之苗補植之，此補植機可在不久之將來商品化上市。美國和日本亦正在發(fā)展多型移植用機器人。-上盆機械可以自行排置盆器，填土與打洞，而苗株之移植至盆器之洞內(nèi)一般仍以人工為之。移植后之盆器在大規(guī)模之育苗場則有后續(xù)之積集系統(tǒng)配合，例如以輸送帶送至指定待料區(qū)，等積集到一定數(shù)量（如20盆）后，再以機器手臂將此20盆抓取置于植床內(nèi)，而植床有動力可向前移動，其移動乃配合機器手臂抓取之周期時間，待裝滿整個植床后則以搬運系統(tǒng)送至溫室區(qū)，而重新另一植床之填裝。-至于田間移植，一般是以曳引機附掛移植機構(gòu)，而由工作人員坐在移植機構(gòu)之座位上，以人工取出苗株置于排苗器內(nèi)，曳引機本身可以進行田區(qū)之開溝或挖洞之工作以利苗株之移植。一部曳引機除駕駛員外，可以載乘一至多名工作人員進行移植工作。-蔬菜移植機（除駕駛員外，不用人工）七、園藝作物之育苗蔬菜育苗作業(yè)自動化

-一個完整的育苗自動化操作系統(tǒng)應(yīng)包含有播種系統(tǒng)、育苗介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)、排箱（供箱）積箱系統(tǒng)、搬運系統(tǒng)、育苗管理系統(tǒng)等，而所生產(chǎn)之菜苗則必須能配合田間之機械移植。-播種系統(tǒng)由真空播種機、介質(zhì)供應(yīng)設(shè)備、自動排箱機及自動積箱機所組成，以穴盤點播為目的。-搬運系統(tǒng)則包括子母車、電軌、套籃、供籃及積籃等設(shè)備，用以提高育苗場之工作效率。-育苗管理系統(tǒng)是整合各領(lǐng)域之知識及經(jīng)驗的一個操作系統(tǒng)，包含環(huán)控、管理、生長模式、決策規(guī)劃及專家系統(tǒng)等。1.振蕩式穴盤自動播種系統(tǒng)

主要功能為利用真空吸附原理將種子點播在穴盤（即育苗箱）之穴格內(nèi)，是非常精密之播種方式，其播種流程為排箱、裝填介質(zhì)、整平、壓實打孔、播種、灑水（藥、肥）、覆蓋介質(zhì)、整平、積箱。振蕩式穴盤自動播種系統(tǒng)主要之組成構(gòu)件包括：介質(zhì)盛斗、介質(zhì)回收機、輸送機、介質(zhì)整平機構(gòu)、打孔壓實機構(gòu)（有回轉(zhuǎn)式及批式垂直下壓式兩種型）、振蕩式真空