讓大蒜躺平、芝麻不掉粒,鍾瑞永專攻農機27年,贏得33項專利,榮獲十大農業專家

如果請農民列出許願清單,省工好用的農機,絕對列在前三名。然而,農機的設計並不容易,相較於工業產品規格相同,每一株植物的高度、大小甚至連葉子的開展角度都不同,加上農民的作業習慣差異,「市場小,卻需要客製」,是台灣農機研發的首要挑戰。

在農機領域耕耘 27 年,鍾瑞永是台南區農業改良場(以下簡稱台南場)作物環境科研究員兼科長,他為蔬菜、胡麻(芝麻)、大蒜,量身打造各種農機,共取得 33 項專利,今(2024)年更獲選為第 48 屆全國十大農業專家。「好的農機可以延續一個產業的命運」,是他努力的最大動力。

台南場作物環境科研究員兼科長鍾瑞永是國內的農機專家,也獲得「十大農業專家」肯定。(攝影/林怡均)

大蒜的機械化傳奇:顛覆傳統的勇氣

大蒜種植機的開發過程,讓鍾瑞永印象深刻。過去,種植大蒜需要人力手工一顆顆將蒜瓣擺放整齊、芽尖朝上,才能正常發芽生長。這個繁瑣的步驟嚴重限制了大蒜的種植效率,看著農民彎腰勞作,鍾瑞永思索,有沒有一種方法能將這件事變得更簡單?

經過多次測試,他與團隊發現一個令人驚訝的方法:讓蒜瓣「躺平」。沒錯,蒜瓣不一定要直立!經過田間試驗後,農民們也發現此種植方法完全可行,大蒜依然可以健康成長。這一突破性的創新,為大蒜產業注入了全新的生機。

大蒜種植機的開發讓農民種植更省力。(攝影/林怡均)

胡麻割捆機推動不順利,但卻獲得大農青睞

同樣仰賴人力採收的胡麻,因農業人口老化、種植面積不斷下降,台南場為挽救胡麻產業,育種、農機開發並進,鍾瑞永負責開發收穫機。

他觀察到,胡麻植株收成時需避免果夾落粒,因此他開發出「胡麻割捆機」,農機行走時會慢慢將同一行的胡麻植株抱進農機,從底部割斷、完成採收。

胡麻割捆機推出時,許多老農無法接受,甚至給予負評,因為胡麻割捆機採收時有少數植株可能受捆束繩張力折彎,影響後續田間架立作業,且割捆機的體積大,農民必須配合農機加大行距。

第 7 屆百大青農、台南安定雜糧產銷第 7 班班長李昆桓回憶,五年前,台南場推出割捆機時,「被農民罵慘了」,但在他看來,傳統農民只是排斥改變。

胡麻割捆機有利於減少栽種成本及時間。(圖片提供/李昆桓)

李昆桓種約 10 公頃胡麻,他分析,過往每公頃胡麻田,若請 10 個採工,約需 5 至 8 個工作天,但現在農業缺工,加上嚴重老化,採工僅剩「千歲團」,隨著一年一年過去,「千歲團」採收效率不如以往,工時還會拉長至 15、20 天,每個採工日薪約 1500元,每公頃採收成本上看 22 萬,「所有利潤都被吃光了」。

李昆桓採購胡麻割捆機,並搭配無人機等工具,整體栽培成本減少五成。他認為,使用割捆機的前提在於,農民要改變種植習慣,包含行距加寬,農地周邊要留空間讓農機行走,可種植面積勢必會變少。

相對地,割捆機非常適合大面積栽培,現階段農民雖無法接受,但隨著請工越來越困難,「農機一定是趨勢」。

農膜鋪設機受歡迎,接下來要開發回收機

除栽培、收穫用農機,鍾瑞永也針對農膜開發鋪設及回收機,其中農膜鋪設機技轉累計已 96 台。他說明,早期農膜仰賴人力鋪設、靠石頭固定,但並不牢固,因此才開發鋪設機。

農膜鋪設機適用於所有作物,草莓、西瓜、鳳梨、小番茄的應用度最廣泛,因為鋪設後牢固、更換零件後還可用於中耕,所以農民接受度高。

近期農膜回收成為淨零話題,但相較於鋪設機,回收機設計難度相對高。鍾瑞永解釋,農膜回收時要破土,將農膜慢慢拉起、回收成捆,如同人們以筷子捲麵般,在轉速固定的狀況下,回收農膜捲成越大捆,便越容易拉破,所以必須適時調整張力和轉速,讓轉速配合行走速度,目前農膜回收機試驗機已研製完成,預定今年 11 月底配合農改場開放日展示。

農膜鋪設機應用度極高,鍾瑞永接下來要開發回收機。(攝影/林怡均)

參與智慧型害蟲監測,運用於坡地果樹

隨著栽培模式改變,農民的不僅使用硬體,也需要軟體。鍾瑞永也與台南場同事參與「智慧型作物害蟲影像監測系統」研發,並將智慧農業防治系統應用於坡地果樹。

他說明,病蟲害是栽培過程中很大的困擾,過往農民要靠肉眼去看,但難免有死角,因此需要工具輔助,農改場的強項在於現場實務,與台大生機系教授林達德合作後,由台大研究室將收集到的病蟲害資訊,建置辨識系統,「走過植株、掛在溫室裡就可以知道是哪些蟲」。

結合無人機,可將智慧農業防治系統應用於坡地。(攝影/林怡均)

一台農機如何從無到有?

一台農機如何從無到有,鍾瑞永解釋,以農改場來說,作物栽培講習、田間觀摩的時候,農民會提出問題,有時也會許願新的農機,研究員就會觀摩現行田間作業方式,並評估、尋找接近的機器拆解,以此為靈感,改良製作「雛形機」、「試驗機」,往往改變、開發出其中特定零件,便能做出特殊功能的農機。

開發一台農機,常常需要等待數個月到數年不等。鍾瑞永指出,「好的農機可以延續一個產業的命運」,因為從農人口不斷減少,若無農機,越仰賴人力的產業可能會隨時間而消失,以花生為例,過往花生收成都是徒手挖,但有了農機後,採收花生的人力需求便降低、產業能夠持續向前走。

芒果削皮機的開發,可以省去大量人力,提高加工量能。(攝影/林怡均)

收穫機開發最困難

與其他常見的機械相比,農機的設計難度更大,尤其收穫機最困難。

鍾瑞永說明,面對工業產品機械容易規格化,因為工業產品的大小、重量、形狀是固定的,且保存時間較長,但農作物不同,「即便是水稻,每一株的高度、大小、葉子開展角度都不一樣」,種植用的農機不會造成作物損傷,但收穫機省工的同時要避免傷害作物,因此設計難度高,也要盡可能多使用可調整的零件。

零件的選擇也需考慮到實地操作情形,鍾瑞永表示,個別農地的土質不同,若採用以挖掘方式設計收穫根莖類農作物的收穫機,在易有土塊的黏土環境操作,會比質地較鬆散的砂土,容易產生損傷;而若使用規格太高的零件,例如:氣壓缸,田間塵土飛揚時,損壞率會提高,因此農機多使用油壓缸。

農產品差異大、農機設計不易,市場生存也充滿挑戰。鍾瑞永分析,與汽機車、起重機、拖吊等機具相比,農機的使用人數相對少,「等於市場很小,但又需要客製」,而農機的研發成本高,但農機的人才、維修、保固量能卻相當有限,也因此,本土農機的開發相當仰賴公部門、學術單位。

農機重要性將提高,農機人才永不會失業

對鍾瑞永來說,開發、推廣過程即便得到農民負評,他也不會視為挫折,反而會當作挑戰的動力,持續改善直至農民接受,便能獲得巨大的成就感。

不過,他也坦言,相較於進口農機,本土農機推廣更不易,因為農民期待「本土農機有更便宜的價格」,但農機價格除了零件、研發成本外,還需考慮到維修的方便性,因此價格不見得會比進口便宜。

相比於開發,農機產業的未來正面臨危機。鍾瑞永坦言,高產值的科技產業吸納了許多人才,也衝擊到農機產業,許多農機科系都已改名為生機系,學習領域更寬廣、選擇更多,但留在農機產業的人也更少了。

從農人口減少,農機產業人才流失,農機還有未來嗎?鍾瑞永指出,農業是不可能消失的基礎產業,隨著從農人口減少,省工、省力、省時的農機種要性必然提高,「農業存在,農機就不會消失」,換言之,農機人才不可能失業,且會隨著時間不斷成長,而開發農機過程是樂趣無窮的,看見農民滿意的笑容時,「那種成就感是無法比擬的」。

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