農業方法和做法因國界而異：

• 產業 農業——西方工業化國家（溫帶氣候）和熱帶國家的專業部門

• 綠色革命 農業——熱帶地區得天獨厚的地區，主要是亞洲、拉丁美洲和北非的灌溉平原和三角洲

• 資源匱乏 農業——內陸、旱地、森林、山脈和丘陵、沙漠和沼澤附近。 亞洲約有 1 億人、撒哈拉以南非洲地區有 300 億人、拉丁美洲有 100 億人依賴這種形式的農業。 婦女在自給自足的農民中佔很大比例——撒哈拉以南非洲近 80% 的糧食、亞洲 50% 至 60% 的糧食、加勒比地區 46% 的糧食、北非和中東糧食的 31% 以及北非和中東糧食的 30%拉丁美洲的食品由婦女生產（Dankelman 和 Davidson 1988）。

根據不同的農業氣候特徵，農作物分為以下幾類：

• 場 作物（穀物、油籽、纖維、糖和飼料作物）靠雨水灌溉或通過控制灌溉進行種植。

• 高地 和 半高地 在灌溉或雨水不充足的地方進行種植（小麥、花生、棉花等）。

• 濕地 栽培（水稻作物）是在土地被犁過並用 5 至 6 厘米的積水澆築並移植幼苗的地方進行的。

• 園藝 農作物有水果、蔬菜和花卉作物。

• 人工林或多年生 農作物有椰子、橡膠、咖啡、茶葉等。

• 牧場 沒有人為乾預自然生長的任何東西。

農業經營、手動工具和機械

熱帶國家的農業是勞動密集型的。 亞洲農村人口與耕地的比例是非洲的兩倍，是拉丁美洲的三倍。 據估計，人類的努力提供了作物生產任務所需能量的 70% 以上（FAO 1987）。 改進現有工具、設備和工作方法對最大限度地減少人的壓力和疲勞以及提高農場生產力具有顯著影響。 對於大田作物，農場活動可根據工作的生理需求並參考個人的最大工作能力進行分類（見表 1）。

表 1. 農場活動分類

資料來源：基於 Nag、Sebastian 和 Marlankar 1980 的數據； Nag 和 Chatterjee 1981。

苗床準備

合適的苗床是柔軟而緊湊的，沒有會干擾播種的植被。 苗床準備涉及使用不同類型的手動工具、淺鑿 desi 或由牲畜拉動的犁板犁（圖 1）或用於犁地、耙地等的拖拉機工具。 牛拉犁一天可耕種約0.4公頃（ha）的土地，一對公牛可提供1馬力（hp）的動力。

圖 1. Bullock-drawn 淺鑿 desi 犁

在使用畜力設備時，工人充當動物的控制者並用手柄引導工具。 在大多數情況下，操作員在工具後面行走或坐在設備上（例如，圓盤耙和攪拌機）。 畜力工具的操作涉及相當大的人力消耗。 對於 15 厘米的犁，一個人可以步行約 67 公里來覆蓋 1 公頃的區域。 以 1.5 km/h 的步行速度，人體能量消耗為 21 kJ/min（約 5.6 × 10⁴ kJ 每公頃）。 工具上的手柄太長或太短都會導致身體不適。 Gite (1991) 以及 Gite 和 Yadav (1990) 建議，工具的最佳手柄高度可在 64 至 84 厘米（操作者掌骨 III 高度的 1.0 至 1.2 倍）之間調整。

手動工具（鐵鍬、鏟子、鋤頭等）用於挖掘和疏鬆土壤。 為了盡量減少鏟土工作中的苦差事，Freivalds (1984) 推導出最佳工作速度（即鏟土速度）（18 至 21 勺/分鐘）、鏟負荷（5 至 7 公斤，15 至 20 勺/分鐘，以及 8 公斤6 至 8 勺/分鐘），投擲距離（1.2 m）和投擲高度（1 至 1.3 m）。 建議還包括大約 32° 的鏟子提升角度、長工具手柄、用於鏟土的大方尖刀片、用於挖掘的圓尖刀片和用於減輕鏟子重量的中空背結構。

Nag 和 Pradhan (1992) 根據生理學和生物力學研究提出了低升力和高升力鋤草任務（見圖 2）。 作為一般指南，工作方法和鋤頭設計是鋤地任務執行效率的決定性因素（Pradhan 等人，1986 年）。 刀片撞擊地面的方式決定了它穿透土壤的角度。 對於低揚程作業，作業輸出優化為 53 衝程/分鐘，挖掘土地面積為 1.34 m²/分鐘，勞逸比10:7。 對於高空作業，最佳條件是每分鐘 21 次行程和 0.33 m²/ 挖掘土地的分鐘數。 刀片的形狀——矩形、梯形、三角形或圓形——取決於當地用戶的目的和偏好。 針對不同的鋤草方式，推薦的設計尺寸為：重量2公斤，刀柄與刀柄夾角65-70°，刀柄長度70-75厘米，刀刃長度25-30厘米，刀刃寬度22-24厘米，刀柄直徑3到 4 厘米。

圖 2 稻田修堤鋤作業

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播種和施肥

播種和種植幼苗涉及使用播種機、播種機、條播機和人工播種。 播種和拔苗移栽約佔總人時的8%。

• 在 廣播 手動播撒種子/肥料，手動操作的播種機可以以最少的苦差事進行均勻分佈。

• 在犁後播種 包括在用木犁開出的犁溝中播種。

• In 鑽孔, 種子通過條播機或播種施肥條播機播種到土壤中。 工人操作鑽機（安裝在輪子上的手動或畜力裝置）所需的推/拉力是一個重要的設計考慮因素。

• 點播 是用手或用小工具播種（a 鑽孔機）, 平均間距為 15 x 15 厘米或 25 x 25 厘米。 彎曲和蹲下姿勢導致的手指磨損和身體不適是常見的主訴。

• In 種植, 甘蔗套種植在 30 厘米長的犁溝中； 馬鈴薯種子塊莖平栽並打壟。

• 世界上大約 1/3 的水稻產自 移植 系統。 這也適用於菸草和一些蔬菜作物。 通常，發芽的種子被密集地播撒在水坑里。 幼苗被連根拔起並用手或手動或電動移栽機移植到水坑田裡。 手動操作的插秧機的操作員走在單元後面操作手柄機構來採摘和移植幼苗。

對於人工移植，工人需要浸沒在膝蓋深的泥裡。 旱地栽種的蹲姿，一兩條腿屈膝，水田不能採用。 每公頃土地移栽苗木約需85人小時。 笨拙的姿勢和靜態負荷會對心血管系統造成壓力並導致腰痛（Nag 和 Dutt 1980）。 手動操作的播種機產生更高的工作量（即，播種機的效率大約是手動移栽的八倍）。 然而，在泥濘的田地里維持機器的平衡（見圖 3）需要的能量是人工移栽的 2.5 倍左右。

圖 3. 操作改進的發芽播種機

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植物保護

肥料、殺蟲劑、除草劑和其他化學施藥器通過噴嘴的壓力或離心力操作。 大面積噴灑以液壓式噴頭噴霧霧化器為主，既可人工操作，也可使用拖拉機掛載設備。 背負式噴霧器是車載噴霧器的縮小型號 (Bull 1982)。

• A 壓縮背負式噴霧器 由一個水箱、一個泵和一個帶有噴嘴和軟管的桿組成。

• A 槓桿式背負式噴霧器 （10 至 20 升）有一個操作桿。

• A 動力背負式噴霧器 由一個容量約 10 升的化學品罐和一個 1 至 3 馬力的風冷發動機組成。 噴霧機和發動機裝置安裝在框架上，由操作員背負。

• A 手搖桶式噴霧器 和 腳踏噴霧器 需要兩個人來操作泵和噴塗。 一種 搖擺噴霧器 由手柄桿的搖擺（向前和向後）運動操作。

當長時間背在肩上時，背負式噴霧器/化學塗抹器的振動會對人體產生不利影響。 使用背負式噴霧器噴灑會導致潛在的皮膚暴露（腿部佔總污染的 61%，手佔 33%，軀幹佔 3%，頭部佔 2%，手臂佔 1%）（Bonsall 1985）。 個人防護服（包括手套和靴子）可以減少農藥對皮膚的污染（Forget 1991，1992）。 由於背負重物以及連續操作噴霧器手柄（20 至 30 次/分鐘），工作相當費力； 此外，還有防護服帶來的體溫調節負荷。 噴霧器的重量和高度、噴霧器罐的形狀、安裝系統和操作泵所需的力是人體工程學的重要方面。

灌溉

灌溉是乾旱和半乾旱地區集約化種植的先決條件。 自遠古以來，各種本土設備就被用來提水。 通過不同的手動方法提水非常費力。 儘管可以使用水泵組（電動或發動機驅動），但手動操作的設備仍被廣泛使用（例如，鞦韆籃、平衡重提水器、水輪、鏈條和清洗泵、往復泵）。

• A 鞦韆籃 用於從灌溉渠中提水（見圖 4）。 籃子的容量約為 4 至 6 升，操作頻率約為 15 至 20 次擺動/分鐘。 兩名操作員以與籃子運動方向成直角的方式工作。 這項工作需要大量的體力活動，並採用笨拙的身體動作和姿勢。

• A 平衡式提水 由一個容器組成，該容器連接到水平桿的末端，水平桿支撐在垂直桿上。 工人對配重施加力以操作設備。

• 往復泵 （活塞缸式手動泵）在往復模式下用手操作，在旋轉模式下通過腳踏操作。

圖 4. 使用吊籃從灌溉渠中提水

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除草和雜交

不良植物和雜草會降低作物產量和質量、滋生植物害蟲並增加灌溉成本，從而造成損失。 減產幅度從 10% 到 60% 不等，具體取決於生長的厚度和雜草的種類。 在耕種季節，大約 15% 的人力用於除草。 女性通常佔從事除草工作的勞動力的很大一部分。 在典型情況下，一名工人用手或手鋤在一公頃土地上除草大約需要 190 到 220 個小時。 鏟子也用於除草和間作。

在幾種方法（例如，機械、化學、生物、栽培）中，機械除草，無論是用手拔除雜草還是使用手動工具，如手鋤和簡單的除草機，在旱地和濕地都有用（Nag 和 Dutt 1979 年；吉特和亞達夫 1990 年）。 在旱地上，工人們蹲在地上，一條或兩條彎曲膝蓋的腿用鐮刀或手鋤清除雜草。 在澆水的土地上，工人們採用彎腰前傾的姿勢人工或借助除草機清除雜草。

使用除草機（例如，刀片和耙子、突出手指、雙掃式除草機）的生理需求相對高於人工除草。 然而，就覆蓋面積而言，除草機的工作效率明顯優於人工除草。 人工除草工作的能源需求僅為一個人工作能力的 27% 左右，而對於不同的除草工人，能源需求高達 56%。 然而，輪鋤式除草機的勞損相對較小，大約需要 110 至 140 人小時才能覆蓋一公頃土地。 輪鋤式除草機（推/拉）由一個或兩個輪子、刀片、機架和手柄組成。 需要約 5 至 20 千克力（1 千克力 = 9.81 牛頓）的力（推或拉），頻率為每分鐘約 20 至 40 次。 然而，輪鋤式除草機的技術規格需要標準化才能更好地操作。

收穫

在水稻和小麥作物中，收割需要作物生產總工時的 8% 到 10%。 儘管收割機械化迅速，但對人工方法的大規模依賴（見圖 5）將在未來幾年繼續存在。 手動工具（鐮刀、鐮刀等）用於人工收割。 鐮刀在世界上的一些地方很普遍，因為它的覆蓋範圍很大。 然而，它比用鐮刀收割需要更多的能量。

圖 5. 使用鐮刀收割小麥

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鐮刀的流行是由於其構造和操作簡單。 鐮刀是一種彎曲的刀片，邊緣光滑或鋸齒狀，附在木柄上。 鐮刀設計因地區而異，不同類型的鐮刀在心肺負荷方面存在差異。 輸出從 110 到 165 m 不等²/小時，值對應於每公頃土地 90 和 60 人小時。 不當的工作姿勢可能導致與背部和四肢關節相關的長期臨床並發症。 彎腰收割在乾地和濕地都具有機動性優勢，比蹲著快16%左右； 然而，彎曲的姿勢比蹲著需要多 18% 的能量（Nag 等人，1988 年）。

收割事故、割傷和割傷在稻田、麥田和甘蔗田中很常見。 手動工具主要是為慣用右手的人設計的，但經常被慣用左手的用戶使用，他們不知道可能的安全隱患。 鐮刀設計中的重要因素是刀片幾何形狀、刀片鋸齒、手柄形狀和尺寸。 根據人體工程學研究，鐮刀的建議設計尺寸為：重量，200 克； 總長度，33 厘米； 手柄長度，11 厘米； 手柄直徑，3 厘米； 葉片曲率半徑，15 厘米； 葉片凹度，5 厘米。 對於鋸齒鐮刀：齒距 0.2 厘米； 齒角，60°； 切削麵長度與弦長之比，1.2。 由於工人們在極端氣候條件下開展活動，因此健康和安全問題在熱帶農業中至關重要。 心肺壓力會隨著長時間的工作而累積。 極端的氣候條件和熱紊亂會給工人帶來額外的壓力並降低工作能力。

收割機械包括割草機、切碎機、打捆機等。 電動收割機或畜力收割機也用於收割大田作物。 聯合收割機（自走式或拖拉機操作）在實行集約化耕作和勞動力嚴重短缺的情況下很有用。

高粱的收穫是通過切割穗頭然後切割植物來完成的，反之亦然。 隨著球的成熟，棉花作物在 3 到 5 次採摘中被收集。 馬鈴薯和甜菜的收穫是人工完成的（見圖 6）或使用刀片耙或挖掘機，它們可能是動物或拖拉機驅動的。 在花生的情況下，藤蔓被手動拉出或使用挖掘機移除，然後分離豆莢。

圖 6. 用手鋤人工收穫馬鈴薯

脫粒

脫粒包括將穀物與穗頭分離。 古老的稻穀人工脫粒方法有：用腳搓穀穗、在木板上敲打收穫的莊稼、用牲口踩等。 脫粒被歸類為中等繁重的任務（Nag 和 Dutt 1980）。 在手動打穀中（見圖 7），中型水稻/小麥植物每分鐘可分離出約 1.6 至 1.8 千克穀物和 1.8 至 2.1 千克秸稈。

圖 7 打穀打穀

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機械脫粒機同時進行脫粒和風選作業。 腳踏脫粒機（擺動或旋轉模式）可將產量提高到每分鐘 2.3 至 2.6 公斤穀物（稻穀/小麥）和 3.1 至 3.6 公斤秸稈。 腳踏脫粒（見圖 8）比人工敲打脫粒更費力。 在滾動滾筒上踩踏和握住水稻植物會導致肌肉緊張。 踏板脫粒機的人體工程學改進可以讓腿部在交替的坐姿和站立姿勢下有節奏地工作，並最大限度地減少姿勢緊張。 脫粒機的最佳動量可在滾筒重量約8公斤時達到。

圖 8. 運行中的腳踏脫粒機

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電動脫粒機正逐步引入綠色革命地區。 它們基本上由原動機、脫粒裝置、風選裝置、進料裝置和清潔穀物出口組成。 自走式聯合收割機是收割機和穀物脫粒​​機的組合。

在使用動力脫粒機和飼料切割機進行穀物脫粒時，曾發生過致命事故。 中度至重度脫粒機受傷的發生率為千分之 13.1（Mohan 和 Patel 1992）。 手腳可能會被轉子弄傷。 在將作物餵入脫粒機時，餵料槽的位置可能會導致姿勢尷尬。 為脫粒機提供動力的皮帶也是造成傷害的常見原因。 使用飼料切割機時，操作員可能會在將飼料送入移動刀片時受傷。 兒童在玩機器時會受傷。

工人們經常站在不穩定的平台上。 如果發生猛拉或失去平衡，軀乾重量會將手推入脫粒滾筒/飼料切割機中。 脫粒機的設計必須使進料槽處於肘部水平並且操作員站在穩定的平台上。 為了安全起見，可以對飼料切割機的設計進行如下改進（Mohan 和 Patel 1992）：

• 在進料輥之前放置在滑槽上的警告輥

• 一個鎖定銷，用於在不使用刀具時固定飛輪

• 齒輪蓋和刀片防護罩可將四肢推開並防止衣服纏繞。

對於花生脫粒，傳統做法是用一隻手握住植物並將它們敲打在桿或烤架上。 對於玉米脫粒，使用管狀玉米脫粒機。 工人將設備握在他或她的手掌中，將玉米棒插入並旋轉穿過設備，以將玉米粒與玉米棒分離。 該設備的產量約為 25 公斤/小時。 手動旋轉式玉米脫殼機的工作量較高，約 50 至 120 公斤/小時。 手柄的長度、操作它所需的力和操作速度是手動旋轉玉米脫殼機的重要考慮因素。

風選

風選是一種通過吹氣、使用手動風扇或腳踏或電動風扇將穀物與穀殼分離的過程。 在手動方法中（見圖 9），整個內容物被拋向空中，穀物和穀殼通過不同的動量分離出來。 手動或踏板操作的機械風選機可能需要大量人力。

圖 9. 手動風選

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其他收穫後作業包括穀物的清洗和分級、脫殼、脫皮、脫殼、去皮、切片、提取纖維等。 不同類型的手動操作設備用於收穫後操作（例如，馬鈴薯去皮機和切片機、椰子去殼機）。 脫皮 涉及破殼和去除種子（例如，花生、蓖麻子）。 花生脫皮器將果仁與豆莢分離。 人工脫殼的產量非常低（每人每小時約 2 千克豆莢脫殼）。 工人們抱怨由於持續的坐姿或蹲姿導致身體不適。 擺動式或旋轉式去殼機每小時可產出約 40 至 60 公斤豆莢。 脫殼 和 脫殼 是指種皮或外殼與穀物（例如，稻穀、大豆）內部的分離。 傳統的稻穀脫殼機是手動（手或腳）操作的，在亞洲農村廣泛使用。 可以用手或腳施加的最大力決定了設備的尺寸和其他特性。 如今，機動碾米機用於脫殼。 在一些穀物中，例如木豆，種皮或外殼緊密相連。 在這種情況下去除外殼稱為 去殼.

對於不同的手動工具和手動操作的工具，手柄的大小和施加在手柄上的力是重要的考慮因素。 在剪刀的情況下，可以用兩隻手施加的力很重要。 雖然大多數與手動工具相關的傷害屬於輕微傷害，但由於延誤治療，其後果往往是痛苦和致殘的。 手工工具的設計更改應限於那些可以由鄉村工匠輕鬆製作的工具。 在動力設備中需要適當考慮安全方面。 目前可用的安全鞋和手套太貴了，不適合熱帶地區的農民。

手動材料處理任務

大多數農業活動涉及手動材料處理任務（例如，提升、降低、拉動、推動和搬運重物），導致肌肉骨骼拉傷、跌倒、脊柱損傷等。 當墜落高度超過2m時，墜落傷害率急劇增加； 如果受害者落在軟土、乾草或沙地上，衝擊力會降低很多倍。

在農村地區，每天可能要運送 50 到 100 公斤的負載數英里（Sen 和 Nag 1975）。 在一些國家，婦女和兒童不得不從遠處大量取水。 這些艱鉅的任務需要盡可能減少。 不同的運水方法包括頭上、臀部、背部和肩上。 這些與多種生物力學效應和脊柱疾病有關 (Dufaut 1988)。 已經嘗試改進肩載承載技術、手推車的設計等。 使用橫向軛和頭部負載的負載運輸比正面軛更有效。 可以從顯示的列線圖（圖 10）中獲得可由男性攜帶的負載優化。 列線圖基於需氧量（自變量）與負載和步行速度（因變量）之間的多元回歸。 人們可以在圖表上對變量進行標度以識別結果。 必須知道兩個變量才能找到第三個。 例如，如果需氧量為 1.4 l/min（大約相當於一個人最大工作能力的 50%），步行速度為 30 m/min，則最佳負荷約為 65 kg。

圖 10. 參考行走速度和工作需氧量優化頭部/軛上負載的列線圖。

鑑於農業活動的多樣性，重新設計工具和機械、工作方法、在機械上安裝安全防護裝置、優化人員暴露於不利工作環境等方面的某些組織措施可能會顯著改善農業人口的工作條件（克里斯蒂亞尼 1990）。 對農場方法和實踐、工具和設備進行廣泛的人體工程學研究可能會產生大量知識，以改善數十億農業工人的健康、安全和生產力。 這是世界上最大的產業，該部門的原始形象，尤其是資源貧乏的熱帶農業，可以轉變為以任務為導向。 因此，農村工人可以接受有關工作危險的系統培訓，並可以製定安全操作程序。

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