泰山职业技术学院闪耀省赛：青年教师勇夺一等奖

山东是水果大省，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(yǐjí)鲁中大樱桃等特色果品(guǒpǐn)远近闻名。 “但调查显示，近年来山东省(shāndōngshěng)乃至全国的(de)果品产业经济效益均呈下滑趋势(qūshì)。”山东省果品产业技术体系设施机械与(yǔ)装备岗位(gǎngwèi)专家、山东农业大学机械与电子工程学院副院长宋月鹏说。这涉及方方面面的原因，其中劳动力减少与生产扩张需求的矛盾，已成为限制山东省果品产业进一步发展的因素。 山东省果品产业技术体系设施机械与装备岗位(gǎngwèi)专家宋月鹏。 面对未来“谁来种果树、谁会种果树”的问题，宋月鹏将(jiāng)破局思路(sīlù)投向了“机械化”。 宋月鹏说：“2017年，我们在省内进行调查，果园(guǒyuán)机械化(jīxièhuà)使用率仅为15%—20%，这(zhè)与我们果品大省地位是不匹配的(de)。”他说，以家庭为主体的果园经营(jīngyíng)模式，限制了机械化发展。这类果园，部分面临树龄偏高、砧木(zhēnmù)乔化、树冠郁闭的困境，并不适合机械化作业。近年来(jìnniánlái)，越来越多的龙头企业、专业合作社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(mìzhí)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%，增长近一倍。 索轨联动替换“人扛(káng)车拉” 在宋月鹏团队的研究(yánjiū)中，山地丘陵机械化运输是他们的首要方向。丘陵地区的物资及果品运输方案，修路是主流(zhǔliú)，但成本普遍较高。而且，因输运(shūyùn)导致的果体损伤屡见不鲜。山东省果树研究所(yánjiūsuǒ)贮藏加工岗位(gǎngwèi)专家辛力曾做过统计，水果(shuǐguǒ)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示意图(shìyìtú)。 在机械运输中，轨道(guǐdào)车因载重量大、运输稳定、地形适应性强，成为(chéngwéi)丘陵果园的(de)主要选择，但(dàn)存在轨道铺设难度高，占用土地多，运输覆盖面少等局限。宋月鹏团队通过实地调研，提出(tíchū)“纵轨横索”“纵索横轨”的运输思路，灵活选择“索、轨、车”运输方式，更好满足山间作业需求。经实践后统计，索轨结合的运输方式，可降低(jiàngdī)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，正值蜜桃结果的关键时期，需要(xūyào)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果园里，一袋袋的肥料正通过轨道运送至(zhì)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(què)很少看到果农(guǒnóng)的影子。 合作(hézuò)社负责人朱风伟，在2018年就与宋月鹏团队展开了合作。作为丘陵果园(guǒyuán)最早一批“吃螃蟹的人”，六七年间朱风伟早已习惯(xíguàn)了这些“铁疙瘩”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(duō)，人工一天打不了几亩(jǐmǔ)。用了果园弥雾机，机器就沿着轨道移动打药。还能根据果树高度调节喷头位置，药喷得少(shǎo)了，效果没打折扣。” 弥雾机为宋月鹏团队(tuánduì)利用轨道输运系统研制(yánzhì)。此外，他们还研制出了丘陵果园防霜机、碎枝机等有代表性的现代化机械。新型装备打破(dǎpò)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。所以我们基于丘陵果园运输轨道(guǐdào)，研制出(chū)自走式枝条粉碎(fěnsuì)机。机器可遥控移动，省去了收集残枝的环节，就地粉碎。木屑腐熟后能替代化肥(huàféi)，提高土壤有机质含量。” 宋月鹏说，他的很多(hěnduō)创新思路都来自种果树(guǒshù)的农民。他回忆：“有一位果农和我(wǒ)聊天，他说现在的机器太复杂了，你能不能给我们开发一个既(jì)可以除草，又能弥雾，还可以采摘的机器啊。我深受启发，随后就开始着手设计。” 在各方(gèfāng)合作下，多功能动力底盘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(zuòyè)要求。同时(tóngshí)可以与碎枝机、弥雾机、割草机等模块连接，配合升降机，还能作为果树操作平台使用(shǐyòng)。目前，宋月鹏团队又开发出了自跟随动力底盘，无需人工，动力底盘便能跟随人员(rényuán)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(zhíbǎo)、割草等(děng)环节基本实现机械化操作，预计能节省一半的人工；但还有一半工作——疏花疏果、采摘等环节仍离不开人工。这不难理解(bùnánlǐjiě)，这些操作精细复杂。 宋月鹏说：“现在很多果园疏花的时候就拿(ná)棍子(gùnzi)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，只是换成了机器(jīqì)(jīqì)去抽打，不精准、高损耗问题(wèntí)仍未解决。”这就需要果树装备从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(láishuō)，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（中）在调试轨道(guǐdào)机械设备。 在农业领域，AI技术应用仍(réng)在起步阶段。宋月鹏带领(dàilǐng)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)的农业AI模块。在3月樱桃树开花(kāihuā)的日子，团队成员韩翔(hánxiáng)来到(láidào)果园拍摄了5000余张樱桃花的照片，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(fāngshì)代替传统的枝条抽打；自动采摘(cǎizhāi)环节，则使用机械手完成。 在宋月鹏的想象中，未来的果园管理是(shì)精准高效的：“让每(měi)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(zìrán)就会好。” 宋月鹏，山东省果品产业技术体系设施机械(jīxiè)与装备(zhuāngbèi)岗位专家，山东省教学名师，山东农业大学机械与电子工程学院副院长(yuànzhǎng)，山东省机械类本科专业教育(jiàoyù)教学指导委员会委员。韩国浦项工科大学(gōngkēdàxué)（POSTECH） Research Fellow；北京科技大学博士；中国科学院理化技术研究所博士后(bóshìhòu)(bóshìhòu)，山东农业大学果树学博士后；中国农机学会(xuéhuì)高级会员；《Agriculture》《Materials》《农业工程学报》等(děng)期刊审稿人；主持或参与(cānyù)研究包括国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、山东省重大(zhòngdà)创新计划项目等科研项目18项；第一作者(zuòzhě)或通讯(tōngxùn)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·农村大众记者 安臻(ānzhēn)）