泰山职业技术学院闪耀省赛：青年教师勇夺一等奖

山东(shāndōng)是水果大省，省内水果种类资源丰富且优质，胶东苹果、鲁西酥梨、蒙阴蜜桃、沾化冬枣以及鲁中大樱桃等特色(tèsè)果品远近闻名。 “但调查显示，近年来山东省乃至全国的果品产业经济效益均呈下滑趋势。”山东省果品产业技术体系设施机械与装备岗位专家(zhuānjiā)、山东农业大学机械与电子工程学院副院长宋月鹏说。这涉及方方面面(fāngfāngmiànmiàn)的原因，其中劳动力(láodònglì)减少与生产(shēngchǎn)扩张需求的矛盾，已成为限制山东省果品产业进一步(jìnyíbù)发展的因素。 山东省果品产业(chǎnyè)技术体系设施机械与装备岗位专家宋月鹏。 面对未来“谁来种果树、谁会种果树”的问题，宋月鹏(sòngyuèpéng)将破局(pòjú)思路投向了“机械化”。 宋月鹏(sòngyuèpéng)说(shuō)：“2017年，我们在省内进行调查，果园机械化(jīxièhuà)使用率仅为15%—20%，这与我们果品大省地位是不匹配的。”他说，以(yǐ)家庭为主体的果园经营模式，限制了机械化发展。这类果园，部分面临树龄(shùlíng)偏高、砧木乔化、树冠郁闭的困境，并不适合机械化作业。近(jìn)年来，越来越多的龙头企业、专业合作社(hézuòshè)等新型农业经营主体对老旧果园进行流转。这一过程中，果树老品种得到更新换代，矮砧密植栽培模式得到应用。宋月鹏提到，2023年团队再次调研时发现，全省果园机械化使用率已达到30%—35%，增长(zēngzhǎng)近一倍。 索轨联动(liándòng)替换“人扛车拉” 在宋月鹏团队的(de)研究中，山地丘陵机械化运输是他们的首要方向。丘陵地区的物资(wùzī)及果品运输方案，修路是主流，但成本普遍较(jiào)高。而且(érqiě)，因(yīn)输运(shūyùn)导致的果体损伤屡见不鲜。山东省果树研究所贮藏加工岗位专家辛力曾做过统计，水果从山上运输至储藏库过程中，由碰撞导致的果体损害率达15%—25%。若能降低运输损耗，就相当于增产。 新型多维网格远程遥控输运系统(xìtǒng)示意图。 在机械运输(yùnshū)中，轨道车(guǐdàochē)(chē)因载重量大、运输稳定、地形适应性强，成为丘陵果园的主要选择，但存在轨道铺设难度高，占用土地多，运输覆盖面少等(děng)局限。宋月鹏团队通过实地调研，提出“纵轨横索”“纵索横轨”的运输思路，灵活选择“索、轨、车”运输方式，更好(gènghǎo)满足山间作业(zuòyè)需求。经实践后统计，索轨结合的运输方式，可降低输运成本20%以上；与三轮车运载相比，可以将果品运损率降到5%左右。 眼下，正值(zhèngzhí)蜜桃结果的(de)关键时期(guānjiànshíqī)，需要追加肥料为桃树膨果提供营养。临沂市蒙阴风伟果品专业合作社(hézuòshè)果园里，一袋袋的肥料正通过轨道运送至山坡；果树之间，有开沟机来回穿梭进行施肥……果园一片忙碌，却很少看到果农的影子。 合作社负责人朱风伟，在2018年就与宋月鹏团队展开了(le)(le)合作。作为丘陵果园最早一批“吃螃蟹的人”，六七年间朱风伟早已习惯了这些“铁(tiě)疙瘩”带来的便利。 “果园防治病虫害是一项重要工作。但山上果园打药比平地难得多，人工一天打不了几亩。用(yòng)了果园弥雾机，机器就沿着(yánzhe)轨道移动打药。还能根据(gēnjù)果树高度调节喷头位置，药喷得少了，效果没打折扣。” 弥雾机为宋月鹏团队利用轨道输运系统(xìtǒng)研制。此外，他们还研制出了丘陵果园防霜机、碎枝机等(děng)有代表性的现代化机械(jīxiè)。新型装备打破了地形的限制。 宋月鹏介绍：“目前碎枝机大多是固定式，难以进入果园(guǒyuán)。所以我们基于丘陵果园运输轨道，研制出(chū)自走式枝条粉碎机。机器可遥控移动，省去了收集残枝的环节(huánjié)，就地粉碎。木屑腐熟后能替代化肥，提高土壤(tǔrǎng)有机质含量。” 宋月鹏(sòngyuèpéng)说，他的很多创新思路都(dōu)来自种果树的农民。他回忆：“有一位果农和我聊天，他说现在的机器太复杂(fùzá)了，你能不能给我们开发一个既可以除草，又能弥雾，还可以采摘的机器啊(a)。我深受启发，随后就开始着手设计。” 在各方合作下，多功能动力底盘(dǐpán)3TC-50-2型履带拖拉机被研发出来。不同挡位，能适应不同场景的作业要求(yāoqiú)。同时可以与碎枝机(suìzhījī)、弥雾机、割草机等模块连接(liánjiē)，配合升降机，还能作为果树操作平台使用。目前，宋月鹏团队又开发出了自跟随动力底盘，无需人工(réngōng)，动力底盘便能跟随人员行进，大大提高了果园作业效率。 目前，国内果园的残枝处理、植保、割草等(děng)环节基本实现机械化操作，预计能(néng)节省一半的人工；但还有一半工作(gōngzuò)——疏花疏果、采摘等环节仍离不开人工。这不难理解，这些操作精细复杂。 宋月鹏说：“现在很多果园疏花(shūhuā)的时候就(jiù)拿棍子去抽树枝上的花，花的数量质量都会受到影响。市面上很多疏花设备，只是换成(huànchéng)了机器(jīqì)去抽打，不精准、高损耗问题仍未解决。”这(zhè)就需要果树装备从(cóng)智能化向智慧化迈进。“智慧化赋予了机器判断能力，就拿疏花来说，实施的过程中，保留哪朵花、打掉哪朵花，这些细节均由机器决定。”宋月鹏解释道。 宋月鹏(sòngyuèpéng)（中）在调试轨道机械设备。 在农业领域，AI技术应用(yòng)仍在起步(qǐbù)阶段。宋月鹏带领团队采集图像数据、设计模型架构、训练优化，从零开始打造自己(zìjǐ)的(de)农业AI模块。在3月樱桃树开花(kāihuā)的日子，团队成员韩翔来到果园拍摄了5000余张(yúzhāng)樱桃花的照片(zhàopiān)，作为前期训练数据。他介绍：“照片并不是对着目标按下快门就行，内容不能太相似，花的状态、形状都有要求。拿到照片还要调整灰度、倾斜角度，最后得到两万多张照片供给机器学习。”在疏花、疏果环节，宋月鹏选择用激光灼烧方式代替传统的枝条抽打；自动采摘环节，则(zé)使用机械手完成。 在宋月鹏的想象(xiǎngxiàng)中，未来(wèilái)的果园(guǒyuán)管理是精准高效的：“让每亩地的投入与产出都变得可控，每一滴水、每一份营养都得到充分使用，水果品质自然就会好。” 宋月鹏，山东省(shāndōngshěng)果品产业技术体系设施机械与(yǔ)(yǔ)装备(zhuāngbèi)岗位(gǎngwèi)专家(zhuānjiā)，山东省教学(jiàoxué)名师，山东农业大学机械与电子工程学院副院长，山东省机械类本科专业教育教学指导委员(wěiyuán)会委员。韩国浦项工科大学（POSTECH） Research Fellow；北京科技大学(běijīngkējìdàxué)博士；中国科学院理化技术研究所(yánjiūsuǒ)博士后，山东农业大学果树学博士后；中国农机学会高级会员；《Agriculture》《Materials》《农业工程学报》等期刊审稿人；主持或参与研究包括国家重点(zhòngdiǎn)研发计划项目、国家自然科学基金、山东省重大创新(chuàngxīn)计划项目等科研项目18项；第一作者或通讯作者在《Frontiers in Plant Science》等学术期刊发表论文130余篇，其中SCI/EI检索52篇。授权专利32项，软件著作权14项，编写专著4部。获山东省科学技术(kēxuéjìshù)进步奖4项，获山东省机械行业优秀科技工作者等荣誉称号10余项。 （大众新闻(xīnwén)·农村大众记者 安臻）