农具史话轭马刺和马鞍马镫马挽具颈圈挽具水车风车铁犁旋转式风扇车耧车龙骨车独轮车农具大观播种机玉米收割机割草机脱粒机翻草机草打捆机收割机打捆机自动收割脱粒机轴向连枷收割脱粒机圆柱体麦杆打捆机拖拉机挤奶机精耕细作话农技农业生产除草剂和杀虫剂给土地营养的化肥分行栽培与精细锄地灌溉波尔多液农药捕鱼技术“奇迹”水稻嫁接技术养蚕技术的历史蔬菜栽培技术农学之最最早的耕作技术最早饲养的家畜最早的农具家畜阉割术的发明最早使用牛耕的记载最早的铁制农具最早的施肥技术复种轮种
草打捆机1853年,美国人埃默里发明了草的打捆机。那时,美国一些发展很快的大城市需要大量的干草,以饲养那些用于工业和运输的马匹。为了方便运输把这些草压紧、捆实是必不可少的事。埃默里发明的打捆机是一种水平压力机,在打捆箱两端的延伸部分各装一个功能如活塞的档板,而草则放在箱内。由马来拉动一套链子和滑轮机构,使打捆箱两端的挡板作相向运动,从而将草压紧。这种打捆机每小时可打5捆草,每捆重250斤。但是,当机器运行时,仍需几个工人做辅助工作。1872年,戴德里克在此基础上研制出可连续生产的打捆机,从而加快了生产的节奏。这种打捆机在美国和英国取得了极大的成功。由于需要不断提高生产能力,1884年又采用了可以连续生产的蒸汽压力打捆机。这种打捆机在将草压成捆后,会自动将草捆弹出,然后由人工用铁丝捆好。
打捆机1871年,美国沃尔特·伍德获得了钢丝打捆机的专利权。当时这种打捆机还在英国展览过。1858年,约翰·弗·阿普尔比发明了绳子打捆机,因为当时绳子的价格昂贵,所以直到20年以后,这项技术才得以发展。然而由于这种打捆机很灵巧,因此他的发明仍有一定参考价值。1878年,制造商迪林生产的打捆机就采用了阿普尔比的打捆方式。
自动收割脱粒机1888年,美国人贝斯特提出了自动收割脱粒机的设想。但是,这个计划一直未能实现。直到1938年,澳大利亚工程师汤姆·卡洛尔为了美国梅希—哈里斯公司的利益开始在阿根廷推广使用这种自动收割脱粒机。自1922年起,梅希—哈里斯公司将这种由牲畜牵引的收割脱粒机投入了商品化生产,并为它配备了一台辅助电动机,用来同时驱动切割、脱粒、净化和装袋等机构。1944年,梅希—哈里斯公司得到美国政府的专门委托生产和推广使用500台自动收割脱粒机。直到这时,这种收割脱粒机才真正得到大力推广。专门成立了一个收割大队,于当年5月从得克萨斯州和加利福尼亚州开始工作,然后再逐步向北方推进。到收获季节结束时,这个大队收割了成千上万公顷的土地,使所有的人都信服了这种新式收割机的效率。
轴向连枷收割脱粒机美国的国际收割机公司和新荷兰公司于1962年开始研制轴向连枷收割脱粒机,然而直到1975年才生产出第一台样机。这种绰号为“轴流机”的新式收割脱粒机自摩托化后,使收割机械发生了极大的变化。用老式的脱粒机脱粒时,小麦经常抖落到脱粒机前面,因此,为了提高脱粒机的能力必须增加脱粒机的宽度和振抖器的长度。而这种新型的所谓“轴流机”在分离装置和连枷脱粒装置方面却有着全新的特点。它利用了撞击作用、摩擦作用和离心力。脱粒时,收割下来的麦子通过一个比麦秆长几倍的隧道形笼子,笼内装有反冲连枷。在中心部位配备的连枷按螺旋线排列,这样可使小麦在笼内缓慢行进。采用这套系统可使收割脱粒机的结构紧凑,从而解决了因机体过于庞大而无法推广的难题。
圆柱体麦杆打捆机为了把麦捆打成圆拄体而不是矩形体,1958年美国的艾利斯—查默斯公司把罗托·巴勒研制的圆柱体打捆机投入商品生产。该机可以把麦秆捆成直径为36厘米到56厘米,长0.91米,每捆重18到45公斤的圆柱体。现在,这种打捆机可以打600多公斤重的麦捆。
用蒸汽作动力的拖拉机望着那无垠的田野,美国农民很希望发展直接牵引装置,他们发明了三个轮子的农机具,即后面有两个大轮载着锅炉,前面一个小轮用来导向。1829年,凯斯公司试制成功这种拖拉机,三年之后,美国西部的大农场已普遍使用这种农机具。
用蒸汽作动力的中耕机1860年,英国中尉霍尔基特研制了一种用蒸汽作动力的中耕机。它的两对轨道间距18米,分别置于农田的两侧。中耕机挂在横跨轨道之间的悬桥上,这套装置备有两个蒸汽机,它们分别装在每对轨道上。所有其他的农机具都可安装在这种中耕机上,它可以耕地、耙地、打拢、播种和收割,还可以种菜和浇水。霍尔基特虽然比其他发明家们更雄心勃勃,但装备这种机器耗资巨大,因此,他并未获得预期的成功。
伯格式拖拉机人们一直在想把柴油发动机装在蒸汽发动机的底盘上。1889年,美国人伯格首先实现了这个愿望。他发明的底盘与蒸汽机底盘极其相似,并由查特煤气机械公司试制成功。1892年,美国衣阿华州人约翰M·弗罗利克在辛辛那提市为范杜兹煤气和汽油机械公司制造了一台作为农用牵引机的内燃发动机,这是第一台真正实用的内燃拖拉机,也是约翰·迪尔式拖拉机的前身。
艾维尔拖拉机1901年,美国人丹·阿尔邦发明了三轮拖拉机。但前轮太轻,常因负荷过重而翻车。尽管它有这样的缺点,还是取得了一定的成功。1904年,美国沙普斯帕腾奥托割草机和拖拉机公司生产了一种超小型拖拉机,这种拖拉机还能装上切割臂,用来割草。
古吉斯式拖拉机1906年法国人埃米尔.古吉斯制成第一台这样的拖拉机,该机还可充当发动打捆机的独立的动力装置。
福特式拖拉机亨利·福特是美国一个农民的儿子,甚至在他成批生产游览汽车之前,就已经开始制造拖拉机了。1907年,他的第一种型式的拖拉机后轮采了打捆机的型式,而其轴和前轮的控制机构则采用K型福特汽车的型式。沃利斯·克拉布1913在拖拉机的发展史上,1913年标志着一个重要历史阶段的开始。自此以后,拖拉机就向小型化、轻型化和运行更快的方向发展。如布尔式拖拉机就是这种新型拖拉机的原始型式,它在美国明尼苏达州的明尼阿波利斯市首先制成。布尔拖拉机的第一种型式就叫做“沃利斯·克拉布”。人们称这种拖拉机为无车架(即取消了蒸汽机的沉重骨架)式拖拉机。然而,这种拖拉机的缺点是它的钢制发动机的外壳和U形传动轴使发动装置的背部隆起过高。
福特1917式拖拉机1917年,美国福特式拖拉机经过改进后,已经开始进入工业化生产阶段。毫无疑问,这种“福特1917”式拖拉机在当时所有型式的拖拉机中处于领先地位。当时,拖拉机的底盘是锅炉钢制造成的,相当沉重。而福特认为若用铸铁制做底盘,则嫌太轻,会给拖拉机的耕作带来困难。这种拖拉机有四个钢制的轮子,由燃油或燃液体石蜡的马达驱动。这种拖拉机相对于它的动力来讲,车身较轻和运行状况良好是它的成功之处。但是,它取得成功的更大契机来自同年美国的参战(第一次世界大战)。当时,大量驾车、拖犁的马匹被征调往欧洲。
农场式拖拉机1924年7月国际收割机公司展示了农场式拖拉机,它是多用途拖拉机的原始型式,它的出现对于拖拉机的概念和使用都是一场变革。这种拖拉机适合进行深耕、耙等多种操作。陆续出现的新附件与日俱增,其数量和功能也在不断增长,它有一根相对于地面保持一定高度的后轴,由两个相距一定距离的大轮子支撑着。拖拉机的前部则配备有较为接近的两个小轮子,使之能够从耕作线之间通过。还有一个小挂钩,它可以挂上人们想要挂的任何附件。
轮胎式拖拉机美国佛罗里达州种植了很多柠檬树,果农们很快发现拖拉机会损害树根,于是在1828年想出了给拖拉机的钢轮外加一层橡胶保护层的办法。1931年,古德里奇公司制造出实心轮胎。即把一条很厚的橡胶带固定在钢轮外缘上。1932年,美国菲尔斯当轮胎和橡胶公司把他们生产的充气轮胎装在了艾里斯·查默斯式拖拉机的钢轮上。但是,在试验时未能测试出轮胎的抗爆裂强度和牵引时的承重能力。然而,该公司却试制成功了加水轮胎,在加水轮胎中,水的重量较为合算的代替了钢的重量。第二次世界大战之后,轮胎制造业推出了适用于各种拖拉机的充气轮胎,用轴上附加生铁来代替作为压载的水。为了使轮胎有足够的抓地力并避免由于车轮在地面滑动而损失过多的能量,人们研究了轮胎着地面的形状问题。最后一项革新是邓洛普公司于1965年采用的稳定轮胎架。这种轮胎架性能好,又非常柔韧,无论是对地面还是对轮胎架本身,应力分布都很均匀。
可携各种农具的拖拉机人们很快发现,用挂钩牵引农具的拖拉机于工作不利,因为只要遇到土地不平处稍有抬起时,挂钩就有向下倒从而脱钩的问题,此外,拖着农具驶到农田中的这段路上还会出现很多其他问题。法国的图朗公司于1907年,美国的国际收割机公司于1918年先后推出了第一批可携带的工具。而在这方面作出独创性发明的则是爱尔兰的机械师哈瑞·弗格森,他发明了由三部分标准构件构成的车钩。1939年美国采用了他的发明。弗格森的发明是在犁架上增加一个上部固定件,此固定件引导牵引力向下,并传向前面,同时使拖拉机车轮对地面压力保持恒定状态。这种挽具还配备有一套液压操纵系统。弗格森把他的这套挽具介绍给了福特公司,双方联合起来大批生产这种带液压操纵装置的拖拉机挽具。不到15年,弗格森就奠定了他在世界拖拉机市场上的领导地位。1953年,他的公司与梅希·哈里斯公司合并,1958年定名为梅希—弗格森公司。
履带式拖拉机为了提高蒸汽动力拖拉机的运载能力,1905年本杰明·堆尔特产生了制造履带式拖拉机的念头。这个青年人从1890年到1910年经过长期奋战,终于使自己成为专门生产蒸汽机拖拉机的行家。由于蒸汽发动机的功率有所提高,从而使拖拉机的重量也能有所增加,但是增重也使拖拉机更容易陷入泥潭。解决这一问题的办法是加宽拖拉机行走机构的接地面积,以减轻其对地面构成的压力,于是履带式拖拉机诞生了,它较好的解决了拖拉机的增重问题,提高了拖拉机的越野能力。
挤奶机19世纪中叶在发明挤奶机以前,为便于挤奶,最早用的是麦杆。人们把麦杆插到奶牛的乳头中,埃及人早在公元前38世纪时就使用了这种方法。1836年,在英国出现了用管子挤奶的方法。1852年,美国的“新英格兰农场”提出用红喉雀的腿骨代替麦杆挤奶的新方法。
真空挤奶器1862年,美国人科尔文发明了第一个真空吸奶器。用一组塑料套管把四个乳头套住,借助于其上的捏手产生真空,奶就从乳头中吸出,流入放在乳头下面的接奶容器里。此后,1889年,苏格兰人威廉·默奇兰德发明了一个连续挤奶的装置。由一根总管同每栏的两根支管连接,借助于一个水柱装置产生真空。在吸奶的时候,把几个奶头套管与分到每栏中支管的管接头连接,并置于乳头下,这样奶便流入奶牛身下用皮带固定的桶里。遗憾的是这种机器有两个缺点:第一会使乳头经常发炎;第二还要用一个人操作真空泵,三个人不断调换6~9个接奶的桶。
可变换真空度的挤奶机1895年,苏格兰人亚历山大·希尔兹博士试图利用搏动原理实现间歇式吮吸动作(像牛犊吸奶那样),这个方法不会给奶牛带来痛苦,在他发明的真空装置中采用了一种真空隔断阀,它可使真空度在11.5~37.5汞柱之间变化。杯式硬橡胶制挤奶器构成了一个独特的小室。1902年,赫尔伯特和帕克、以及1903年吉利斯都跨出了最后的极为重要的一步,发明了双层壁的杯式挤奶器,并带一个橡胶质软导管,一个脉动真空室,真空度有规律地在0~37.5厘米汞柱之间变化。
压力挤奶器1892年,丹麦人詹斯·尼尔森研制了一台挤奶机,这种挤奶机可以模仿人工挤奶时对牛乳头的压力运动。用一对裹着橡胶的靠垫夹在每个乳头上,用一个由手柄驱动的链式系统所产生的向心压力和振动力来驱动那些小靠垫,使之产生类似人工挤奶的动作。这种奇特的挤奶器从未投入过商品化生产,因为摇动手柄与人丁挤奶需要的人力一样,此外,使用这种机械挤奶时,奶牛也显得烦躁不安。
奶的冷冻装置1850年,美国人劳伦斯发明了第一个冷冻奶的装置。劳伦斯发明的冷冻机要固定在奶制品车间的墙上,其安装的高度要足够在其下面放置一搅乳器。先把奶倒进一漏斗中,然后令其通过制冷区,此制冷区中心是一个蛇形立管。这个管子内自下而上地流动着冷水,随着牛奶的下降,上升的冷水与下降的热奶之间进行热交换,最后,牛奶落入搅奶器时已降至6℃。这一发明是个不小的进步。直到那时,因刚挤出来的牛奶的温度(牛的体温是38.5℃)非常适合细菌繁殖,故迅速制冷是贮存牛奶以便运输分配的起码步骤,也是奶制品工业发展初期必不可少的措施。
挤奶流水线法国农业科学研究院和科技推广署共同发明了对站在直线运输器上的奶羊进行挤奶的流水作业车间,并于1979年在巴黎农业博览会上获得S·I·M·A银制奖章。现在由瑞典阿尔发—拉瓦尔公司生产这种命名为勒迪克杜尔的挤奶室。在一个槽子的两边都装有吸奶器,两个各载五到七只奶羊的小车子在铁轨上作直线往复运动。奶羊登上第一辆车后,挤奶器为它们装上杯状吸奶嘴,在为第一辆车上的奶羊挤奶的同时,使第二辆车上的奶羊就位,取下吸奶嘴后,由第二辆小车上的奶羊取代第一辆小车上的奶羊,以下操作照此类推。一个人操作这台装置每小时可以为三百只羊挤奶。这种方法也适用于奶牛。
脱脂机1877年瑞典人居斯塔夫·拉瓦尔发明了脱脂机,并于1879年获得皇家金质奖章。其使用方法如下:把奶放入一个锅炉间,加热到脱脂最佳温度——30℃,然后通过硬管子引到另一个容器中,由蒸汽发动机驱动使其高速旋转,在很强的离心力作用下,密度不同的液体被分离。这样,较重的脱脂奶,被甩到容器的外圈,而较轻的奶油则集中在容器内侧。然后用管子将两种产品分别引入不同的容器里。在这种拉瓦尔脱脂机问世以前,人们把奶和在一个作为滤器的小盘里,仅靠重力作用进行脱脂。拉瓦尔脱脂机表现了更高的效率,从传统的脱脂方法转变为机器脱脂,而且获得了质量更高的奶油。直到1950年,拉瓦尔脱脂机才被广泛采用,整个欧洲和美国生产黄油的农场几乎都使用了这种脱脂机。此外,离心力原理还广泛应用于工业和生物实验室。1895年,美国纽约的瓦林公司制造的“新美国脱脂机”是拉瓦尔脱脂机的派生型式,美国人制造的脱脂机可以连续生产黄油。
提升运输机1875年,美国人基斯顿发明了草的提升运输机。运输由马牵引着的一辆拖车承担,因有两个突出的轮子上装有一倾斜平板。当马前进时,运转的轮子带动了布满金属齿的圆柱齿笼,齿笼将草从地上抓起,并提升到皮带运输机上。当草上升到斜面的最高点时,另有一个镇压器在拖车上起平衡作用。这样,随着马在田野中前进,不断地将草抓起,再沿斜面板提升,最后直接把草放到拖车上。美国生产了大批基斯顿式提升运输机。许多欧洲公司在尚未有他们自己的提升机时,也在这项专利的许可下生产这种提升机。1893年美国伊利诺斯州著名手工业者迪尔将一种类似的提升机投入了大规模生产,这种提升机仅驱动轮与前者有区别,它的驱动轮不是与滚筒连接,而是与一个能带动8个齿耙的曲拐相连。这8个齿耙能前后上下运动,将草收拢后再放到提升运输带上。
我国农业最早的耕作技术是原始社会的火耕。《淮南子·本经训》记载的“焚林而田”,以及人们常说的“刀耕火种”,即是火耕法。实行火耕,先用石斧、石等砍倒树木,待树木干枯后放火焚烧。这样便开辟出大片土地,而树木燃烧过的灰烬又成了增强土壤肥力的肥料。经过焚烧的土壤比较疏松,不用中耕,用尖木棒等工具即可掘地播种。不过,火耕的结果使土壤肥力逐年下降,几年就要丢荒另辟新耕地。以后,火耕逐步过渡到锄耕或耜(古代的一种农具,形状像现在的锹)耕。用锄或耜翻地能疏松和改良土壤结构,扩大耕地面积,延长土地使用年限,提高农作物产量。由于锄耕或耜耕可以实行定期休耕,在几块土地上轮换种植,从而使人类的定居生活成为可能,进一步推动了农业生产的发展。
家畜阉割术的发明阉割,也称“去势”,就是摘除或破坏动物卵巢或睾丸的手术。阉割后的家畜,失去了生殖机能,性情变得驯顺,便于管理、使役、肥育和提高肉的质量,还可以防止劣种家畜自由交配,对改良家畜品种起了积极作用。家畜经过阉割,大大提高了经济效益。因而,家畜阉割术的发明,是畜牧兽医科学技术发展史上的一件大事。据现代著名学者闻一多等的考证,商代甲骨文中已经有了阉割猪的记载。这说明,我国至迟在商代就对阉割术的作用有着清楚的认识。《易经》说“豮豕之牙吉”,意思是阉割了的猪,性情驯顺,牙虽锋利,也不足为害。《礼记》说“豚曰腯肥”,意思是阉割后的猪长得膘满臀肥。日本人川田熊清对我国古代的家畜阉割术做过研究,认为中国在世界上最早对马施行阉割术。有关马的阉割,我国很早就有记载。写成于战国时期的《周礼·夏官司马》中即有“颁马攻特”之说,“攻特”便是马的阉割。秦汉时期,因为激烈的战争需要大批合乎条件的军马,这就要求择优汰劣,提高马匹的素质。从此,我国马的阉割术就更加盛行了。