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(dōngzǎo)以及鲁中(lǔzhōng)大樱桃等特色果品远近闻名。 “但调查(diàochá)显示，近年来山东省乃至全国的(de)(de)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、山东农业大学机械与电子工程学院(gōngchéngxuéyuàn)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(jìnyíbù)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(wèilái)“谁来种果树、谁会种(huìzhǒng)果树”的问题，宋月鹏将破局思路投向了“机械化”。 宋月鹏说：“2017年，我们在省内进行调查，果园机械化使用率仅为15%—20%，这与我们果品大省地位(dìwèi)是不匹配的。”他说，以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(yuèláiyuè)多的龙头企业、专业合作社等新型农业经营主体对老(lǎo)旧果园进行流转。这一过程中(zhōng)，果树老品种得到(dédào)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(quánshěng)果园机械化使用率已达到30%—35%，增长(zēngzhǎng)近一倍。 索轨联动替换(tìhuàn)“人扛车拉” 在宋月鹏团队的(de)研究(yánjiū)中，山地丘陵机械化运输是他们(tāmen)的首要方向。丘陵地区的物资及果品运输方案，修路是主流，但成本普遍(pǔbiàn)较高。而且，因输运导致的果体(guǒtǐ)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(pèngzhuàng)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(yáokòng)输运系统示意图。 在机械运输中(zhōng)，轨道车因载重量大、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(fùgàimiàn)少等局限。宋月鹏团队通过实地调研(diàoyán)，提出“纵轨横索”“纵索横轨(héngguǐ)”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(hòu)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(zuǒyòu)。 眼下，正值蜜桃结果的关键时期，需要追加肥料为桃树(táoshù)膨果提供营养。临沂市蒙(méng)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山坡；果树之间，有开沟(kāigōu)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(yǐngzi)。 合作社负责人朱风伟，在2018年就(jiù)与宋月鹏团队展开了合作。作为丘陵果园最早一批“吃螃蟹的人”，六七年间(jiān)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(dǎ)药比平地难得多，人工一天打不了几亩。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(tiáojié)喷头位置，药喷得少了，效果(xiàoguǒ)没打折扣。” 弥雾机为宋月鹏团队利用轨道输运系统研制。此外，他们还研制出了丘陵(qiūlíng)果园防霜机、碎枝机等(děng)有代表性的(de)现代化机械。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(yùnshū)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，就地粉碎。木屑(mùxiè)腐熟后能替代化肥，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的农民(nóngmín)。他回忆：“有一位果农和我聊天，他说现在的机器太复杂了，你能(néng)不能给我们开发(kāifā)一个既可以除草，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。” 在各方合作(hézuò)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(yāoqiú)。同时可以与碎枝机、弥雾机、割草机(gēcǎojī)等模块连接，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(yòu)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，预计能节省一半(yíbàn)的人工；但还有一半工作——疏花(shūhuā)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(xiànzài)很多果园疏花(shūhuā)的(de)时候就拿棍子去抽树枝上(shàng)的花，花的数量质量都会受到影响。市面上很多疏花设备，只是换成了机器去抽打，不精准、高损耗问题仍未解决。”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，实施的过程(guòchéng)中，保留哪朵花、打掉(dǎdiào)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技术应用仍在起步阶段。宋月鹏带领团队采集图像数据、设计模型架构、训练优化，从零开始打造自己的农业AI模块。在3月樱桃树开花的日子，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(mùbiāo)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(dédào)两万多张照片供给机器学习。”在疏花、疏果(shūguǒ)环节，宋月鹏选择用激光灼烧方式(fāngshì)代替传统的枝条抽打(chōudǎ)；自动采摘环节，则使用(shǐyòng)机械手完成。 在宋月鹏的想象中，未来的果园管理是精准高效的：“让每(měi)亩地的投入与产出(chǎnchū)都变得可控，每一滴水(yīdīshuǐ)、每一份营养都得到充分使用，水果品质自然就会好。” 宋月鹏，山东省果品产业技术(jìshù)体系设施机械与装备岗位专家，山东省教学名师，山东农业(nóngyè)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会委员。韩国浦项工科大学（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，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(huò)参与研究包括(bāokuò)国家重点(zhòngdiǎn)研发计划项目、国家自然科学基金(guójiāzìránkēxuéjījīn)、山东省重大创新计划项目等科研项目(kēyánxiàngmù)18项；第一(dìyī)作者或通讯作者在《Frontiers in Plant Science》等学术期刊发表论文130余篇(yúpiān)，其中SCI/EI检索52篇。授权专利32项，软件著作权14项，编写(biānxiě)专著4部。获(huò)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(gōngzuòzhě)等荣誉称号10余项。 （大众新闻·农村大众记者(jìzhě) 安臻）