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学习强国:山东故事|杨然兵:聚焦全程机械化研究 助推“马铃薯主粮化”战略实施

时间:2019-08-07 来源:学习强国

马铃薯既可以入菜,又可以作为主食,有“地下苹果”之称,在世界范围内广泛种植。2015年,国家将马铃薯定为继小麦、玉米、水稻之后的第四大粮食作物。与此同时,我国马铃薯的种植、收获长期以来一直以人工完成为主,工作效率低、劳动强度大,“马铃薯主粮化”战略的顺利推进,迫切需要生产全程机械化的科技创新支撑。

山东省青岛农业大学机电工程学院杨然兵教授带领“马铃薯全程机械化创新”团队,多年来致力于根茎类作物机械化生产技术装备研究,尤其是在马铃薯生产机械化装备技术研究上取得重要突破。

瞄准难题解决关键,助力产业升级

我国目前马铃薯种植面积约为7300万亩,但机械化种植水平为26%,机械化收获水平为25%。大部分马铃薯的播种、收获仍然以人工为主,效率低,劳动强度大。传统马铃薯播种机械所用排种勺多为平板式排种勺,播种过程中种薯易滑落,导致漏播率高,严重影响播种质量;传统收获机械所用输送分离装置多为二级链辊输送分离装置,在输送分离装置过渡处易产生挤压现象,严重影响马铃薯质量、产量及农户经济效益。

“总之,马铃薯播种过程中漏播率偏高,收获过程中破皮严重、损失量大,这一直是制约马铃薯全程机械化进程的关键难题。”杨然兵说,“而我国马铃薯收获后大都需要贮藏,贮藏需求对马铃薯损伤率有极高要求,机械收获损伤高成为产业发展迫切需要解决的问题。”

由此,多年来一直致力于根茎类作物机械化生产技术装备研究的杨然兵团队对马铃薯“情有独钟”,将目光瞄准了马铃薯生产机械化装备技术的研究上。

坚持不懈寻求技术突破,让农业高效更高质

经过长期研究,杨然兵教授带领的“马铃薯全程机械化创新”团队,主持国家自然基金、国家重点研发计划、公益性行业(农业)科研专项等省部级以上课题20余项;研发了适应不同土壤环境和种植模式的9种播种机和13种联合收获机,所有装备均已通过国家或省级农机试验鉴定站的检测,各项性能指标较同类产品有较大提升,经专家鉴定,该成果总体达到国际先进水平,关键技术居于国际领先水平。目前有10种机型进入国家支持推广的农业机械产品目录,12种机型进入省级目录。

他们建立了马铃薯机械化播种、收获关键技术体系,发明设计了马铃薯播种新型链勺式排种装置。该种装置由机器的地轮带动排种链条转动,马铃薯被链条上的凹型种勺从种箱中提取播种,代替了传统人工穴播,大大降低了工作强度,提高了工作效率。同时通过成功加装电子震动排种,解决了播种过程中重播率和漏播率偏高的现象,在很大程度上节约了薯种,降低了成本。同时团队创新性地将施肥、播种、起垄、打药、铺设滴灌带、覆膜集成模块化设计,实现了马铃薯“一条龙”播种作业,极大降低了人工重复性田间作业强度,提高了播种效率。

在马铃薯收获技术方面,团队发明了S型弯曲输送分离技术,马铃薯经过折转式分离输送装置输送后,相对于传统的多级输送分离装置降低了马铃薯输送冲击;经由摩擦力、离心力等进行输送和薯土分离作业,在避免伤薯和挤压的前提下,提升了明薯和去土效果,提高了收获质量和作业效率。

“田间试验表明,S型弯曲输送分离技术相比传统的多级输送分离技术,损伤率由原来的大于40%控制在了3%以内。”杨然兵说。

如今,杨然兵教授带领团队研究的产品已经出口到俄罗斯、美国、韩国、日本等30多个国家,成果获国家科技进步二等奖(排名第2),山东省自然科学学术创新奖(独立),山东省科技进步一等奖(排名第2)等奖励5项;获授权专利110余项,其中发明专利40余项,发表论文120余篇。

丰硕成果,来自拼命三郎团队和扎实学科基础

收获是农业机械化技术最难、需求最迫切,也是发展最薄弱的环节。杨然兵说,研究收获机械最大的难题,就是要克服试验时间短这一难题。

这是因为,研究其它生产环节机械可以全年做试验,唯独收获机械不同。“作物每年收获期很短,一年最多一个月。如果机械在地里试验不好,就需要技术改进。改进技术可就不能按正常时间工作了,必须加班加点、没日没夜抢工完成。”

作物的生长发育有其自然规律,收获不等人。杨然兵说,如果在试验中发现样机不合适,就要马上改进,如果改进样机耗费的时间太长,就很可能错过了作物收获期,只能等下一年,白白错失一年的宝贵时间。因此必须连夜修改,争取新样机尽快试验。另一方面,由于农业环境复杂,再加上土壤差异性大、农艺作业模式不同等多种原因,要研究一台适应性强、可靠性高的机械,需要大量的试验做基础,这就要求团队废寝忘食地投入其中。

在我国,马铃薯、花生的收获期一般是在夏季,大多集中在雨季,这就给试验带来了更大的麻烦。从设计到生产,当紧赶慢赶好不容易赶在收获期前完成收获机样机试制,却可能偏偏遇上连绵不断的阴雨天。冒着大雨在雨地里淌水工作,几乎是杨然兵教授和同事、研究生们的工作常态。

“我们连续试验的那段时间,几乎天天吃包子。经过田间实验,我们发现只有包子是最方便农业机械专家在田间地头吃的,不仅营养丰富还特别省时间。“杨然兵开玩笑地说,以至于团队培养的研究生毕业多年后,还会在聚会时回忆哪个包子铺的包子好吃,全然忘了当时又累又渴、狼吞虎咽的情景。

就这样,一年又一年,每到收获期,杨然兵就和同事们不断进行循环着,样机修改设计,下地实验,加班改进设计、下地实验,再改进设计……直到成功。

“任何科研项目的完成都不是靠一个人,所有的成功都来源于学校发展基础。”农业工程学科是青岛农业大学优势学科,多年来瞄准国家重大战略和山东省区域发展需要,面向农业工程科技前沿,致力于根茎类作物生产机械化技术与装备研发、种业生产机械化技术与装备研发、精准农业与智慧农业等方向研究,取得了丰硕成果。学院院长尚书旗教授是我国农业机械化研究领域的权威专家,从90年代就开始做相关研究,奠定了扎实基础。杨然兵说,“学校现在进入了以学科建设为统领,全力建设优势突出、特色鲜明的高水平大学的新阶段,我们更应该围绕服务新旧动能转换重大工程和乡村振兴战略实施做出贡献。”

与小麦、玉米、水稻相比,马铃薯全粉储藏时间更长,在常温下可贮存15年以上,一些国家把马铃薯全粉列为战略储备粮。我国启动马铃薯主粮化战略后,也将推进把马铃薯加工成馒头、面条、米粉等主食,预计2020年50%以上的马铃薯将作为主粮消费。

“随着国家马铃薯主粮化战略的提出,实现马铃薯全程机械化作业将是继我国主要粮食作物基本实现机械化后的又一重大课题,对我国农业机械化水平的提高具有重要意义,我们任重而道远。”杨然兵说。

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作者:唐楚娇 杨宗玲    阅读:0
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