泰山职业技术学院闪耀省赛：青年教师勇夺一等奖

山东是(shì)水果(shuǐguǒ)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、沾化冬枣以及鲁中大樱桃等特色果品远近闻名。 “但调查显示，近年来山东省乃至全国的(de)果品产业经济效益(jīngjìxiàoyì)均呈下滑趋势(qūshì)。”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(yuányīn)，其中(qízhōng)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(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(wèilái)“谁来种果树、谁会种果树”的问题，宋月鹏将(jiāng)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(zhè)与我们果品大省(dàshěng)地位是不匹配的(de)。”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(shùlíng)偏高、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(lóngtóuqǐyè)、专业合作社等新型农业经营主体对老旧(lǎojiù)果园进行流转。这一过程(guòchéng)中，果树老品种得到更新换代，矮(ǎi)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(de)研究中，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，但成本普遍较高。而且，因输运导致(dǎozhì)的果体(guǒtǐ)损伤屡见不鲜。山东省果树研究所(yánjiūsuǒ)贮藏加工岗位专家辛力曾(céng)做过统计，水果从山上运输至储藏库过程中，由碰撞导致的果体损害(sǔnhài)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，轨道车因载重量大、运输稳定、地形适应性强，成为(chéngwéi)丘陵果园的主要选择，但存在轨道铺设难度高，占用土地多，运输覆盖面少(shǎo)等局限。宋月鹏团队通过实地(shídì)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，更好满足山间作业需求(xūqiú)。经实践后统计，索轨结合的运输方式，可降低输运(shūyùn)成本20%以上；与三轮车运载(yùnzài)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，需要追加肥料(féiliào)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(yùnsòng)至山坡；果树(guǒshù)之间，有开沟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。 合作社负责人朱风伟，在2018年就与宋月鹏(sòngyuèpéng)团队展开了合作。作为丘陵果园最早(zuìzǎo)一批“吃螃蟹的(de)人”，六七年间朱风伟早已习惯了这些“铁疙瘩”带来的便利。 “果园防治(fángzhì)病虫害是一项重要工作。但山上果园打药比平地难得多，人工一天(yītiān)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(yánzhì)。此外，他们还研制出了丘陵果园防霜机、碎枝机等(děng)有代表性的现代化机械。新型装备(zhuāngbèi)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轨道，研制(yánzhì)出自走式枝条粉碎机。机器可遥控移动(yídòng)，省去了收集残枝的环节，就地粉碎。木屑腐熟后能(hòunéng)替代化肥，提高土壤有机质含量。” 宋月鹏说，他的很多创新思路都来自种果树的农民。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可以除草，又能弥雾(néngmíwù)，还可以采摘的机器啊。我深受启发，随后就开始着手(zhuóshǒu)设计(shèjì)。” 在各方合作下，多功能(néng)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要求。同时可以(kěyǐ)与碎枝机、弥雾机、割草机等模块连接，配合(pèihé)升降机，还能作为果树操作平台使用。目前，宋月鹏团队又开发(kāifā)出了(le)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(mùqián)，国内果园的残枝处理(chǔlǐ)、植保、割草等环节基本实现机械化操作(cāozuò)，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，这些操作精细复杂。 宋月鹏说：“现在很多果园疏花(shūhuā)的时候就拿棍子去抽树枝上的花，花的数量质量都(dōu)会受到影响(yǐngxiǎng)。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(fùyǔ)了机器判断能力，就拿疏花来说，实施的过程中，保留(bǎoliú)哪朵花、打掉哪朵花，这些细节(xìjié)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(yuè)鹏带领团队采集(cǎijí)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(nèiróng)不能太相似(xiāngsì)，花的状态、形状都有要求。拿到(nádào)照片还要调整灰度、倾斜(qīngxié)角度，最后得到两万多张照片供给机器学习(xuéxí)。”在疏花、疏果环节，宋月鹏选择(xuǎnzé)用激光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。 在宋月鹏的想象中，未来的果园管理是精准高效的：“让每(měi)亩地(dì)的投入与产出都变得可控，每一滴水、每一份营养都得到(dédào)充分使用，水果品质自然就会好。” 宋月鹏，山东省(shāndōngshěng)果品产业技术体系设施机械(jīxiè)与(yǔ)装备岗位专家，山东省教学名师，山东农业大学机械与电子工程学院(gōngchéngxuéyuàn)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(gōngkēdàxué)（POSTECH） Research Fellow；北京科技大学博士(bóshì)；中国(zhōngguó)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(cānyù)研究包括国家重点研发(yánfā)计划项目、国家自然科学基金、山东省重大创新计划项目等科研项目(kēyánxiàngmù)18项；第一作者或通讯作者在《Frontiers in Plant Science》等学术期刊发表论文130余篇，其中SCI/EI检索(jiǎnsuǒ)52篇。授权专利32项，软件著作权14项，编写专著4部。获(huò)山东省科学技术进步奖4项，获山东省机械行业优秀(yōuxiù)科技工作者等荣誉称号10余项。 （大众(dàzhòng)新闻·农村大众记者 安臻）