極目新聞記者柯稱
通訊員 晏亮 蘇潔鳳
在全國人民聲援“新疆棉”的時候，湖北荊州的長江大學(xué)有一群學(xué)生，通過四年堅持不懈地努力，用實際行動交上一份滿意答卷——該?！敖貓F隊”的《棉田棉稈殘膜聯(lián)合收獲機——拔稈伏“魔”助棉白》項目，一舉拿下第十七屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外科技作品競賽全國特等獎。該項目將有效解決“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。
團隊成員參加“挑戰(zhàn)杯”答辯
瞄準(zhǔn)“新疆棉”發(fā)展兩大難題
據(jù)國家統(tǒng)計局核定，2021年新疆棉花總產(chǎn)量512.9萬噸，占全國棉花產(chǎn)量近九成?？梢哉f，新疆的棉花溫暖了幾代中國人。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械無法全部回收，二是現(xiàn)有農(nóng)林機械無法將棉稈連根拔取。
“疆拓團隊”學(xué)生負(fù)責(zé)人、長江大學(xué)機械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，殘留的棉稈還有傳播棉花黃萎病的風(fēng)險。近些年來，也有一些農(nóng)機可以貼地收割棉稈，但還是會殘留一些棉稈根茬。
2018年，正在讀大一的杜帥龍等學(xué)生，得知學(xué)校機械工程學(xué)院張善彪老師，一直在致力于這兩項問題的科研攻關(guān)，便主動要求加入科研團隊，“疆拓團隊”便應(yīng)運而生。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、守護新疆棉花?！?/p>
兩項絕活把“不可能”變可能
“高效回收地膜和棉稈，聽上去并不復(fù)雜，卻是我國持續(xù)十多年的重點攻關(guān)項目。一套成熟的方案技術(shù)參數(shù)有4700多個，關(guān)鍵技術(shù)難點有30多個，對于這些本科生來說非常困難。”張善彪老師表示，師生團隊經(jīng)歷了四年，一千多個日夜的不斷嘗試、攻關(guān)，終于研發(fā)出“長大造”棉田棉稈殘膜聯(lián)合收獲機。
張善彪和學(xué)生在研究零部件
杜帥龍介紹，這臺高效聯(lián)合收獲機的主要創(chuàng)新點在于，研究出了不對行柔性滑拔機構(gòu)和定向偏心彈齒摟膜機構(gòu)，達(dá)到了現(xiàn)在市面上普通機器無法做到的“拔稈不斷根，摟膜不漏膜”的效果，實現(xiàn)棉稈殘膜一站式回收。
不對行柔性滑拔機構(gòu)可以理解為用機械模擬人工手法，準(zhǔn)確地抓住一個根根棉稈，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。我們實地調(diào)研提出這個想法時，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民紛紛表示‘不可能’。”團隊成員李子涵說，以前也有卷起地膜的農(nóng)機，但是每隔一段時間就要人工清理纏繞的地膜，團隊成員集思廣益，提出多種想法，設(shè)計與繪制三維草圖并訂購設(shè)備去農(nóng)場驗證，最終找到了可以實現(xiàn)“自我清潔”的方案。
杜帥龍說，掌握了幾項“拿手活”后，團隊研制的聯(lián)合收獲機可以實現(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。
下田地實踐解鎖開拖拉機技能
“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行?！睆拇笠粎⑴c團隊到大四獲得“挑戰(zhàn)杯”全國特等獎，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)能力和動手能力的提升。
杜帥龍介紹，“疆拓團隊”學(xué)生前后有20人左右，來自不同的專業(yè)，例如機械專業(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)保護與對外宣傳。張善彪老師補充，還有一些本校研究生甚至外校的學(xué)生參與了該項目，很好地體現(xiàn)了跨學(xué)科、垮地域的合作。
張善彪帶著學(xué)生在改進設(shè)備
“完成這個項目要經(jīng)過整體設(shè)計、機構(gòu)設(shè)計、設(shè)備組裝、實地驗證、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，大家為了節(jié)省在外面訂制的費用，決定手工打造。同學(xué)們掄起大錘錘鋼構(gòu)件，一個卡套至少要錘四五下，一套設(shè)備一共需要200多個卡套，“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?！?/p>
學(xué)生學(xué)開拖拉機
“學(xué)習(xí)是隨時隨地在進行的。”團隊成員張湛頗印象最深的則是，在荊州一家農(nóng)場實地考察時，團隊成員向當(dāng)?shù)剞r(nóng)民請教各種農(nóng)業(yè)機械的操作，比如如何輸出動力、如何駕駛拖拉機等。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)用拖拉機的駕駛。坐在威風(fēng)的拖拉機上，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‘兜風(fēng)’，是一件很快樂和愜意的事情?！?/p>
此外，還有少數(shù)幸運的學(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個月，在多個棉花產(chǎn)區(qū)驗證了棉稈殘膜聯(lián)合收獲機樣機。
產(chǎn)品即將定型，市場需求很大
張善彪介紹，棉田棉稈殘膜聯(lián)合收獲機項目樣機在湖北荊州市岑河農(nóng)場、新疆昌吉市芳草湖農(nóng)場等多地進行的田間試驗，取得了非常理想的效果，實現(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。包括中國工程院院士陳學(xué)庚在內(nèi)的專家學(xué)者，對項目給予了肯定。
棉稈殘膜聯(lián)合收獲機樣機
“這幾年，同學(xué)們把論文寫在祖國的大地上，把豐收帶進農(nóng)民的心窩里，而下一步，就是要實現(xiàn)科技成果轉(zhuǎn)化?！睆埳票胪嘎叮壳埃?lián)合收獲機產(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)測算，該項目一臺產(chǎn)品市場定價約為120萬元，單臺產(chǎn)品可帶來的市場價值約140萬元，在新疆的市場需求約有1.2萬臺。該項目還獲得了出口許可證，未來打入全球市場約有3-5萬臺的市場需求空間。
更讓張善彪欣慰的是，通過四年來的鍛煉，“疆拓團隊”的學(xué)生都取得了長足、迅速的進步：團隊成員順利申請了專利13項，目前8項實用新型專利全部授權(quán)、5項發(fā)明專利也全部公開實審：從2019年至今，團隊積極參與各類大學(xué)生學(xué)科競賽，累計獲得國家級特等獎一項、三等獎一項、省部級特等獎一項、一等獎兩項、二等獎三獎，市級及社會團體一等獎兩項；團隊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)機械方向的研究生，戴梓杰和蘇鵬也會攻讀研究生、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。
長江大學(xué)相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，該項目充分彰顯了學(xué)校農(nóng)學(xué)和現(xiàn)代機械制造技術(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，學(xué)校將總結(jié)此次獲得“挑戰(zhàn)杯”特等獎新突破的經(jīng)驗，進一步推動學(xué)生創(chuàng)新意識和實踐能力的培養(yǎng)，幫助更多青年實現(xiàn)“挑戰(zhàn)夢”。
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