今日报纸头条｜宋月鹏团队的机械化变革之路：从“人扛车拉”到智慧果园

山东是水果(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(dōngzǎo)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(quánguó)的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(jīxiè)与装备(zhuāngbèi)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(shēngchǎn)扩张需求的矛盾，已成为(chéngwéi)限制山东省果品产业进一步发展的因素。 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“谁来种(láizhǒng)果树、谁会种果树”的问题，宋月鹏将破局思路投向了“机械化(jīxièhuà)”。 宋月鹏说：“2017年，我们在省内(shěngnèi)进行(jìnxíng)调查，果园机械化使用率仅为15%—20%，这与我们果品大省地位是不匹配的。”他说，以家庭为主体(zhǔtǐ)的果园经营(jīngyíng)模式(móshì)，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(bìng)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(ǎi)砧密植栽培模式得到应用。宋月鹏提到，2023年团队再次(zàicì)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(tìhuàn)“人扛车拉” 在宋月鹏团队的(de)研究中，山地(shāndì)丘陵机械化(jīxièhuà)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(zhuānjiā)辛力曾做过统计，水果从(cóng)山上运输至储藏库过程中，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。 新型多维网格远程遥控输运(shūyùn)系统示意图。 在机械运输中，轨(guǐ)道车因载重量大、运输稳定、地形适应性强(qiáng)，成为丘陵果园的主要选择，但存在(cúnzài)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(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(suǒguǐ)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。 眼下，正值蜜桃结果的(de)关键时期，需要追加肥料为桃树膨果提供营养。临沂市蒙阴风(yīnfēng)伟果品(guǒpǐn)专业合作社(hézuòshè)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(yǔ)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”，六七年间朱风伟早已习惯(xíguàn)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(néng)根据果树(guǒshù)高度调节喷头位置，药喷得少了，效果(xiàoguǒ)没打折扣。” 弥雾机(míwùjī)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果园(guǒyuán)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(dìxíng)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(yánzhì)出自走式枝条粉碎机。机器(jīqì)可(kě)遥控移动，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(de)很多(hěnduō)创新(chuàngxīn)思路都来自种果树的农民。他回忆：“有一位果农和我聊天，他说现在(xiànzài)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，能适应不同场景的作业要求。同时可以与碎枝机、弥雾机、割草机等模块连接，配合(pèihé)升降机，还(hái)能作为果树操作平台使用。目前，宋月鹏团队(tuánduì)又开发出了自跟随动力底盘，无需(wúxū)人工，动力底盘便能跟随人员行进(xíngjìn)，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(gēcǎo)等环节基本实现机械化操作，预计能节省一半的人工；但还有(háiyǒu)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(jīngxì)复杂。 宋月鹏说：“现在很多果园疏花(huā)的时候就拿棍子去抽树枝上的花，花的数量质量都会受到(shòudào)影响。市面上很多疏花设备，只是(zhǐshì)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(guǒshù)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(dǎdiào)哪朵花，这些细节均由机器决定。”宋月鹏解释道。 宋月鹏(sòngyuèpéng)（中）在调试轨道机械设备。 在(zài)农业领域，AI技术(jìshù)应用仍在起步阶段。宋月鹏带领团队采集(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(zhàopiān)，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(jiùxíng)，内容不能太相似(xiāngsì)，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(wèilái)的果园管理(guǎnlǐ)是精准高效的：“让每亩地的投入与产出都(dōu)变得可控，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(shāndōngshěng)果品产业技术体系设施机械与装备岗位专家，山东省教学名师，山东农业大学(nóngyèdàxué)机械与电子工程学院副院长，山东省机械类本科专业(běnkēzhuānyè)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(zhōngguókēxuéyuàn)理化技术研究所(yánjiūsuǒ)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(děng)期刊审稿人(shěngǎorén)；主持或参与研究包括国家重点(zhòngdiǎn)研发计划项目(xiàngmù)、国家自然科学基金、山东省重大创新计划项目等科研项目18项；第一作者或通讯(tōngxùn)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。 （大众新闻·农村大众记者(jìzhě) 安臻）