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(zhǒnglèi)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远近闻名。 “但调查(diàochá)显示，近年来(jìnniánlái)山东省乃至全国(quánguó)的果品(guǒpǐn)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(yīnsù)。 山东省果品(guǒpǐn)产业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(de)问题，宋月鹏将破局思路投向了“机械化(jīxièhuà)”。 宋月鹏说：“2017年，我们在(zài)省内进行(jìnxíng)调查，果园(guǒyuán)机械化(jīxièhuà)使用率仅为15%—20%，这与我们果品大省地位是不(bù)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(piāngāo)、砧木乔化、树冠郁闭的困境，并不适合机械化作业。近年来，越来越多的龙头企业、专业合作社等新型农业(nóngyè)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(zāipéi)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“人扛车拉(chēlā)” 在(zài)宋月鹏团队的(de)(de)研究中，山地丘陵机械化运输是他们的首要(shǒuyào)方向。丘陵地区的物资及果品运输方案，修路是主流，但成本普遍较高。而且，因输运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(cóng)山上运输至(zhì)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(wǎnggé)远程遥控输运系统示意图。 在机械运输(yùnshū)(yùnshū)中，轨道车因载重量大、运输稳定、地形适应性(shìyìngxìng)强，成为丘陵果园的主要选择(xuǎnzé)，但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“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(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(jiàngdào)5%左右。 眼下，正值蜜桃结果的关键时期，需要追加肥料为(wèi)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山坡；果树之间(zhījiān)，有开沟机来回穿梭进行(jìnxíng)施肥……果园一片忙碌，却很少(hěnshǎo)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)合作。作为丘陵果园最早一批“吃螃蟹(chīpángxiè)的人”，六七年(liùqīnián)间朱风伟早已习惯了这些“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(píngdì)难得(nánde)多，人工一天打不了几亩。用了果园弥雾机，机器(jīqì)就沿着轨道移动打药。还能根据果树高度调节喷头位置，药喷得少了，效果没打折扣。” 弥雾机为宋月鹏团队(tuánduì)利用轨道输运(shūyùn)系统研制。此外，他们(tāmen)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，研制出自走式枝条粉碎(fěnsuì)机。机器(jīqì)可遥控移动，省去了收集残枝的(de)环节，就地粉碎。木屑腐熟后能替代化肥，提高土壤有机质含量(hánliàng)。” 宋月鹏说，他(tā)的(de)很多创新思路都来自种果树的农民。他回忆(huíyì)：“有一位果农和我聊天，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(jiù)开始着手设计。” 在各方合作下，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(de)作业要求。同时可以(kěyǐ)与碎枝机、弥雾机、割草机等(děng)模块连接，配合升降机(shēngjiàngjī)，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、割草等环节基本实现机械化操作(cāozuò)，预计能节省(jiéshěng)一半的人工(réngōng)；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，这些操作精细复杂。 宋月鹏(sòngyuèpéng)说：“现在很多果园(guǒyuán)疏花的时候就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，只是换成了机器去抽打，不精准、高损耗问题仍未(wèi)解决(jiějué)。”这就需要果树装备从智能化向智慧(zhìhuì)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(juédìng)。”宋月鹏解释道。 宋月鹏（中）在调试轨道机械设备(jīxièshèbèi)。 在(zài)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(cónglíngkāishǐ)打造自己的(de)农业AI模块。在3月樱桃树开花的日子，团队成员韩翔(hánxiáng)来到果园拍摄了5000余张樱桃花(yīngtáohuā)的照片，作为前期训练数据。他介绍：“照片并(bìng)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(háiyào)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(jīguāng)灼烧方式代替传统的枝条抽打；自动采摘环节，则使用机械手完成。 在宋月鹏的(de)想象中，未来的果园管理是精准高效的：“让每亩地的投入与产出(chǎnchū)都变得可控(kěkòng)，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，山东省果品产业技术体系设施机械与(yǔ)装备岗位(gǎngwèi)专家，山东省教学(jiàoxué)名师，山东农业(nóngyè)大学(nóngyèdàxué)机械与电子工程学院副院长，山东省机械类(jīxièlèi)本科专业教育教学指导(zhǐdǎo)委员会委员。韩国浦项工科大学（POSTECH） Research Fellow；北京科技大学博士(bóshì)；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；主持或参与研究包括国家重点研发计划项目(xiàngmù)、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；第一作者或通讯作者在(zài)《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(ruǎnjiàn)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(róngyùchēnghào)10余项。 （大众新闻·农村大众记者(jìzhě) 安臻）