張善彪老師帶著“疆拓團隊”學生在田地里實踐

□楚天都市報極目新聞記者 柯稱 通訊員 晏亮 蘇潔鳳

在全國人民聲援新疆棉花的時候，位于湖北荊州的長江大學有一群學生，通過四年堅持不懈地努力，用實際行動交上一份滿意答卷——該校“疆拓團隊”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花采收后的兩大難題，助力新疆棉花高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展。

瞄準新疆棉花發(fā)展兩大難題

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。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”學生負責人、長江大學機械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。“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，另一方面，采摘完棉花后棉稈怎么處理也是難題，殘留的棉稈存在傳播棉花黃萎病的風險。

2018年，正在讀大一的杜帥龍等學生，得知學校機械工程學院張善彪老師，一直在致力于這兩項問題的科研攻關，便主動要求加入。

“一套成熟的方案技術參數(shù)有4700多個，關鍵技術難點有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，終于研發(fā)出“長大造”棉田棉稈殘膜聯(lián)合收獲機。

這臺收獲機的主要創(chuàng)新點在于，研究出了不對行柔性滑拔機構和定向偏心彈齒摟膜機構，達到了現(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。前者可以理解為用機械模擬人工手法，準確地抓住一個根根棉稈，通過合適的角度和力度連根拔起；后者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，同時還可實現(xiàn)“自我清潔”。

就這樣，聯(lián)合收獲機可以實現(xiàn)頭部拔稈、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，棉稈拔凈率高達97%以上。

田間實踐學會開拖拉機

“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。”從大一參與團隊到大四獲得“挑戰(zhàn)杯”全國特等獎，杜帥龍等學生說，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”學生前后有20人左右，來自長江大學機械、裝備、光電和法學等不同專業(yè)。張善彪老師補充道，還有一些本校研究生甚至外校的學生參與了該項目，很好地體現(xiàn)了跨學科、跨地域的合作。

“完成這個項目要經(jīng)過整體設計、機構設計、設備組裝、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。同學們掄起大錘錘鋼構件，一個卡套至少要錘四五下，一套設備一共需要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。”

團隊成員張湛頗印象最深的則是，為了更好地熟悉農(nóng)機性能，團隊成員在荊州一家農(nóng)場實地考察時，向當?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)民伯伯的細心指導下，幾名有駕照的大學生很快就掌握了農(nóng)用拖拉機的駕駛。坐在威風的拖拉機上，張湛頗頗有成就感，“在枯燥且艱難的研究過程中，能開著拖拉機‘兜兜風’很是愜意。”

收獲機產(chǎn)品即將定型

張善彪介紹，這幾年他每年都要在新疆待1-3個月，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，較于人工效率提高了125倍以上。包括中國工程院院士陳學庚在內(nèi)的專家學者，對項目給予了肯定。

“這幾年，同學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。”張善彪透露，目前，聯(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3萬-5萬臺的市場需求空間。

通過四年來的鍛煉，“疆拓團隊”的學生也都取得了長足的進步：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、5項發(fā)明專利也全部公開實審；團隊成員多次獲得國家級競賽獎項；多名學生成功考研或保研。