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通訊員 晏亮 蘇潔鳳

在全國(guó)人民聲援“新疆棉”的時(shí)候，湖北荊州的長(zhǎng)江大學(xué)有一群學(xué)生，通過四年堅(jiān)持不懈地努力，用實(shí)際行動(dòng)交上一份滿意答卷——該校“疆拓團(tuán)隊(duì)”的《棉田棉稈殘膜聯(lián)合收獲機(jī)——拔稈伏“魔”助棉白》項(xiàng)目，一舉拿下第十七屆“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外科技作品競(jìng)賽全國(guó)特等獎(jiǎng)。該項(xiàng)目將有效解決“新疆棉”采收后的兩大難題，助力“新疆棉”高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展。

團(tuán)隊(duì)成員參加“挑戰(zhàn)杯”答辯

瞄準(zhǔn)“新疆棉”發(fā)展兩大難題

據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局核定，2021年新疆棉花總產(chǎn)量512.9萬噸，占全國(guó)棉花產(chǎn)量近九成。可以說，新疆的棉花溫暖了幾代中國(guó)人。但是，多年來有兩大問題困擾著包括新疆在內(nèi)的西北地區(qū)棉農(nóng)：一是殘留地膜使用機(jī)械無法全部回收，二是現(xiàn)有農(nóng)林機(jī)械無法將棉稈連根拔取。

“疆拓團(tuán)隊(duì)”學(xué)生負(fù)責(zé)人、長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械11801班本科生杜帥龍解釋，西北地區(qū)少雨、低溫，因此普遍采用地膜植棉的方式，在棉田地面鋪設(shè)一層像保鮮膜一樣的地膜，可以有效保溫保濕，還能降低病蟲害，提高棉花品質(zhì)和產(chǎn)量。“棉農(nóng)為了節(jié)約成本，一般選用較薄的地膜，這些地膜經(jīng)過風(fēng)吹日曬后非常脆弱，容易破損，如果用機(jī)器回收容易留下較多的殘留，形成白色污染。”杜帥龍說。

新疆棉農(nóng)用采棉機(jī)收獲棉花（新華社資料圖）

另一方面，采摘完棉花后棉稈怎么處理也是難題。人工拔除效率太低，以往多采用機(jī)械打碎還田的方式，這就給地膜回收制造了更多的困難，同時(shí)，殘留的棉稈還有傳播棉花黃萎病的風(fēng)險(xiǎn)。近些年來，也有一些農(nóng)機(jī)可以貼地收割棉稈，但還是會(huì)殘留一些棉稈根茬。

2018年，正在讀大一的杜帥龍等學(xué)生，得知學(xué)校機(jī)械工程學(xué)院張善彪老師，一直在致力于這兩項(xiàng)問題的科研攻關(guān)，便主動(dòng)要求加入科研團(tuán)隊(duì)，“疆拓團(tuán)隊(duì)”便應(yīng)運(yùn)而生。杜帥龍說：“疆是新疆的疆，也是疆土的疆。我們希望通過自己的努力解決棉田白色污染、守護(hù)新疆棉花。”

兩項(xiàng)絕活把“不可能”變可能

“高效回收地膜和棉稈，聽上去并不復(fù)雜，卻是我國(guó)持續(xù)十多年的重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目。一套成熟的方案技術(shù)參數(shù)有4700多個(gè)，關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)有30多個(gè)，對(duì)于這些本科生來說非常困難。”張善彪老師表示，師生團(tuán)隊(duì)經(jīng)歷了四年，一千多個(gè)日夜的不斷嘗試、攻關(guān)，終于研發(fā)出“長(zhǎng)大造”棉田棉稈殘膜聯(lián)合收獲機(jī)。

張善彪和學(xué)生在研究零部件

杜帥龍介紹，這臺(tái)高效聯(lián)合收獲機(jī)的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于，研究出了不對(duì)行柔性滑拔機(jī)構(gòu)和定向偏心彈齒摟膜機(jī)構(gòu)，達(dá)到了現(xiàn)在市面上普通機(jī)器無法做到的“拔稈不斷根，摟膜不漏膜”的效果，實(shí)現(xiàn)棉稈殘膜一站式回收。

不對(duì)行柔性滑拔機(jī)構(gòu)可以理解為用機(jī)械模擬人工手法，準(zhǔn)確地抓住一個(gè)根根棉稈，通過合適的角度和力度連根拔起；定向偏心彈齒摟膜機(jī)構(gòu)就像一根躺在地上旋轉(zhuǎn)的“狼牙棒”，它的彈齒可以和地膜保持固定的角度，將地膜順利地挑起。

“殘膜如何高效打包是我們遇到的一大難題，困擾了我們很久。我們實(shí)地調(diào)研提出這個(gè)想法時(shí)，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民紛紛表示‘不可能’。”團(tuán)隊(duì)成員李子涵說，以前也有卷起地膜的農(nóng)機(jī)，但是每隔一段時(shí)間就要人工清理纏繞的地膜，團(tuán)隊(duì)成員集思廣益，提出多種想法，設(shè)計(jì)與繪制三維草圖并訂購(gòu)設(shè)備去農(nóng)場(chǎng)驗(yàn)證，最終找到了可以實(shí)現(xiàn)“自我清潔”的方案。

杜帥龍說，掌握了幾項(xiàng)“拿手活”后，團(tuán)隊(duì)研制的聯(lián)合收獲機(jī)可以實(shí)現(xiàn)頭部拔桿、尾部起膜，不間斷地工作，地膜回收率從目前的60%左右提升到90%以上。

下田地實(shí)踐解鎖開拖拉機(jī)技能

“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。”從大一參與團(tuán)隊(duì)到大四獲得“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)特等獎(jiǎng)，杜帥龍等學(xué)生說，收獲的不僅是能幫助到棉農(nóng)的自豪感，還有自己專業(yè)能力和動(dòng)手能力的提升。

杜帥龍介紹，“疆拓團(tuán)隊(duì)”學(xué)生前后有20人左右，來自不同的專業(yè)，例如機(jī)械專業(yè)的杜帥龍、戴梓杰、張湛頗、李子涵主要負(fù)責(zé)技術(shù)開發(fā)，裝備專業(yè)的李瓊和光電專業(yè)的蘇鵬負(fù)責(zé)日常研究和拍照記錄，而來自法學(xué)院的王偉主要負(fù)責(zé)專利技術(shù)保護(hù)與對(duì)外宣傳。張善彪老師補(bǔ)充，還有一些本校研究生甚至外校的學(xué)生參與了該項(xiàng)目，很好地體現(xiàn)了跨學(xué)科、垮地域的合作。

張善彪帶著學(xué)生在改進(jìn)設(shè)備

“完成這個(gè)項(xiàng)目要經(jīng)過整體設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)備組裝、實(shí)地驗(yàn)證、改良優(yōu)化等步驟，四年研發(fā)過程中我們克服了很多困難，也有很多有意思的經(jīng)歷。”杜帥龍笑著回憶，在制作彈齒的卡套時(shí)，大家為了節(jié)省在外面訂制的費(fèi)用，決定手工打造。同學(xué)們掄起大錘錘鋼構(gòu)件，一個(gè)卡套至少要錘四五下，一套設(shè)備一共需要200多個(gè)卡套，“大家錘累了就換人，輪流上，錘了有三四天，后來手都抬不起來了。”

學(xué)生學(xué)開拖拉機(jī)

“學(xué)習(xí)是隨時(shí)隨地在進(jìn)行的。”團(tuán)隊(duì)成員張湛頗印象最深的則是，在荊州一家農(nóng)場(chǎng)實(shí)地考察時(shí)，團(tuán)隊(duì)成員向當(dāng)?shù)剞r(nóng)民請(qǐng)教各種農(nóng)業(yè)機(jī)械的操作，比如如何輸出動(dòng)力、如何駕駛拖拉機(jī)等。在農(nóng)民伯伯的細(xì)心指導(dǎo)下，幾名有駕照的大學(xué)生很快就掌握了農(nóng)用拖拉機(jī)的駕駛。坐在威風(fēng)的拖拉機(jī)上，張湛頗頗有成就感，“在枯燥且艱難的研究過程中，開著拖拉機(jī)‘兜風(fēng)’，是一件很快樂和愜意的事情。”

此外，還有少數(shù)幸運(yùn)的學(xué)生曾跟著張善彪老師去過新疆。張善彪介紹，這幾年他每年都要在新疆待1-3個(gè)月，在多個(gè)棉花產(chǎn)區(qū)驗(yàn)證了棉稈殘膜聯(lián)合收獲機(jī)樣機(jī)。

產(chǎn)品即將定型，市場(chǎng)需求很大

張善彪介紹，棉田棉稈殘膜聯(lián)合收獲機(jī)項(xiàng)目樣機(jī)在湖北荊州市岑河農(nóng)場(chǎng)、新疆昌吉市芳草湖農(nóng)場(chǎng)等多地進(jìn)行的田間試驗(yàn)，取得了非常理想的效果，實(shí)現(xiàn)拔凈率高達(dá)97%以上、斷稈率控制在2%以下，較于人工效率提高了125倍以上，較好解決了棉花種植過程中產(chǎn)生的白色污染問題。包括中國(guó)工程院院士陳學(xué)庚在內(nèi)的專家學(xué)者，對(duì)項(xiàng)目給予了肯定。

棉稈殘膜聯(lián)合收獲機(jī)樣機(jī)

“這幾年，同學(xué)們把論文寫在祖國(guó)的大地上，把豐收帶進(jìn)農(nóng)民的心窩里，而下一步，就是要實(shí)現(xiàn)科技成果轉(zhuǎn)化。”張善彪透露，目前，聯(lián)合收獲機(jī)產(chǎn)品定型工作已接近尾聲，不久的將來就可以推出成熟的產(chǎn)品。經(jīng)專業(yè)測(cè)算，該項(xiàng)目一臺(tái)產(chǎn)品市場(chǎng)定價(jià)約為120萬元，單臺(tái)產(chǎn)品可帶來的市場(chǎng)價(jià)值約140萬元，在新疆的市場(chǎng)需求約有1.2萬臺(tái)。該項(xiàng)目還獲得了出口許可證，未來打入全球市場(chǎng)約有3-5萬臺(tái)的市場(chǎng)需求空間。

更讓張善彪欣慰的是，通過四年來的鍛煉，“疆拓團(tuán)隊(duì)”的學(xué)生都取得了長(zhǎng)足、迅速的進(jìn)步：團(tuán)隊(duì)成員順利申請(qǐng)了專利13項(xiàng)，目前8項(xiàng)實(shí)用新型專利全部授權(quán)、5項(xiàng)發(fā)明專利也全部公開實(shí)審：從2019年至今，團(tuán)隊(duì)積極參與各類大學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽，累計(jì)獲得國(guó)家級(jí)特等獎(jiǎng)一項(xiàng)、三等獎(jiǎng)一項(xiàng)、省部級(jí)特等獎(jiǎng)一項(xiàng)、一等獎(jiǎng)兩項(xiàng)、二等獎(jiǎng)三獎(jiǎng)，市級(jí)及社會(huì)團(tuán)體一等獎(jiǎng)兩項(xiàng)；團(tuán)隊(duì)成員杜帥龍已保研吉林大學(xué)，李子涵將在華中農(nóng)業(yè)大學(xué)攻讀農(nóng)業(yè)機(jī)械方向的研究生，戴梓杰和蘇鵬也會(huì)攻讀研究生、繼續(xù)學(xué)習(xí)深造，還在讀大三的王偉和李瓊等，也決定全力備戰(zhàn)研究生考試。

長(zhǎng)江大學(xué)相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，該項(xiàng)目充分彰顯了學(xué)校農(nóng)學(xué)和現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的學(xué)科特色，突出了綜合性大學(xué)學(xué)科交叉融合優(yōu)勢(shì)，學(xué)校將總結(jié)此次獲得“挑戰(zhàn)杯”特等獎(jiǎng)新突破的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步推動(dòng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，幫助更多青年實(shí)現(xiàn)“挑戰(zhàn)夢(mèng)”。

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