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青岛农业大学杨然兵:脚下沾泥土 创新有支撑

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-06-12  来源:学习强国  浏览次数:299
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    头戴草帽,挽起袖子,在烈日下只能眯着眼观察机械运作情况……5月下旬,得知自己获得第二十二届“求是杰出青年成果转化奖”时,青岛农业大学教授杨然兵正在河南南阳市农业科学院实验基地进行小麦小区收获机田间试验。

“求是杰出青年成果转化奖”是中国科协在1998年设立的,主要奖励工作在企业、科研院所、高等学校,在科技成果转化方面取得突出业绩并有一定效益和良好应用前景的青年科技人员,2020年全国共有10人获奖。

作为农机专家,杨然兵获奖可谓实至名归。他主持国家自然基金、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;在马铃薯、花生生产机械化装备技术研究上取得重要突破,近3年在国内马铃薯、花生主产区累计推广应用机器9.6万余台,累计作业面积达5783.6万亩,新增利润15.7亿元;产品还出口美国、俄罗斯、日本、韩国等40余个国家,推动了我国农业机械化技术的发展;成果获得国家科技进步二等奖1项,山东省科技进步一等奖2项、神农中华农业科技一等奖1项等奖励7项;获授权专利110余项,发表论文120余篇。

物联网水肥一体化实现一键操作

一年之计在于春,春天是农业生产的重要时节。新冠肺炎疫情的暴发,对农业生产活动产生了不小的影响,如何运用信息技术服务、指导农业生产?杨然兵与团队做出了积极尝试。

“只需在手机上轻轻一点,就有调好的肥料水滴灌到田里,效果好还省水,太有用了!”说这话的是山东青岛胶州市胶莱镇大赵家村村民。杨然兵与团队在该村进行了马铃薯信息化控制示范种植,研发的基于物联网的水肥一体化技术装备,通过对输水管道和输肥管道流量的精确控制,完成水肥浓度自动配置,相比传统人工水肥分施作业,大大节约了生产成本,提高了生产效率,解决了马铃薯生产过程中存在的肥料过度使用、灌溉不合理、环境污染和地下水资源浪费问题,实现水肥一体化高效种植管理。

进入青岛农业大学马铃薯实验基地物联网工作台,物联网、系统、生产、农事、病害等管理分类一目了然,设备监控、水肥机管理、摄像机监控、设备地图、大屏展示等都实现了一键操作。“通过多种类型传感器对马铃薯农田的空气、土壤等数据进行实时监测,完成了马铃薯农田环境监测系统开发。”杨然兵介绍,马铃薯田间视频监控系统与手机、电脑等进行网络实时互联,种植管理人员可与田间作业人员随时交流,给出作业指导意见和路线规划指导,对出现的危险情况也能够及时反馈、处理。“实时监测与视频监控发现了种植过程中的不足,便于有针对性地改进种植工艺、提高作物产量和品质,为实现智能化管理以及马铃薯精准作业提供了重要数据支撑。”他说。

不下田、产学研不紧密结合,就设计不出最好的农机。“不接地气的科研没有实用效应。”杨然兵恪守导师尚书旗的治学原则,努力推动科技创新成果转化,主动与生产企业、农机专业户联系,与青岛洪珠农业机械有限公司开展科研课题合作,为企业提供新产品设计研发指导、生产项目技术改造、专业技术人才培训、科技项目攻关等多项科技服务,帮助该公司实现了跨越式发展,从家庭作坊发展为隐形冠军企业,成为中国乃至亚洲最大的马铃薯机械生产公司,提升了产业发展水平,为促进地方经济发展作出积极贡献。

“新型链勺”助马铃薯“一条龙”播种

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,一些国家已把马铃薯全粉列为战略储备粮。自2015年起,我国启动马铃薯主粮化战略,将马铃薯由副食消费向主食消费转变,作为三大主粮的补充,逐渐成为第四大主粮作物。截至目前,我国马铃薯种植面积达8000余万亩,位列全球第一,马铃薯产业迅猛发展,正在从数量扩张阶段转向稳定规模、提升质量、持续创新的繁荣发展阶段,为深度贫困地区的社会经济发展作出了积极贡献。

我国马铃薯的种植、收获长期以来一直以人工完成为主,机械化种植水平仅26%,机械化收获水平为25%,工作效率低、劳动强度大,制约了农业增效、农民增收。马铃薯主粮化战略的推进,迫切需要生产全程机械化的科技创新支撑。作为国家马铃薯现代农业产业技术体系岗位科学家,杨然兵带领马铃薯全程机械化创新团队,将目光瞄准马铃薯生产机械化装备技术研究。

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,漏播率高,薯块充种混杂,导致重播率高,严重影响了播种质量。

锲而不舍,金石可镂。经过长期研究,杨然兵带领团队在马铃薯生产机械化装备技术研究上取得重要突破,建立了马铃薯机械化播种、收获关键技术体系,发明设计的马铃薯播种新型链勺式排种装置,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。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,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。

“S型弯曲”成就收获“神器”

马铃薯的收获质量直接关系到保产和安全贮藏。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。

“收获过程中破皮严重、损失量大,一直是制约马铃薯全程机械化进程的关键难题。”杨然兵表示,“我国马铃薯收获后大都需要贮藏,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。”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,降低了输送冲击;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,一天可以收获60多亩马铃薯,一次性完成挖掘、升运、筛土、分离等工序,同时对土地完成深翻作业,俨然是马铃薯收获“神器”。“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。

宝剑锋从磨砺出

作物的生长发育有其自然规律,收获不等人。“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。”杨然兵介绍,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,研究收获机械最大的难题,是克服试验时间短这个难题。

由于我国农业环境复杂,土壤差异性大、农艺作业模式不同,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,而我国马铃薯、花生的收获期很短,一年最多一个月,一般在夏季,且大多集中在雨季,给试验带来了很多麻烦。从设计到生产,当紧赶慢赶在收获期前完成样机试制,却可能遇上连绵不断的阴雨天。“在试验中发现样机不合适,必须马上改进,如果改进样机耗费的时间太长,就很可能错过作物收获期,只能等下一年,因此必须连夜修改。”他说,“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。”废寝忘食投入样机试制、试验,冒着大雨在雨地里趟水工作,是杨然兵和团队同事、研究生们的工作常态。

宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来。一年又一年,每到收获期,杨然兵就与团队成员修改样机设计、下地试验,然后加班改进设计、再下地试验……不断循环地设计与试验,结出累累硕果:杨然兵团队研发了适应不同土壤环境和种植模式的11种播种机和13种联合收获机,所有装备均通过国家或省级农机试验鉴定站检测,各项性能指标较同类产品有较大提升,经专家鉴定,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。

“任何科研项目都不是靠个人完成的,所有的成功都来源于学校的发展基础。”杨然兵说,青岛农业大学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。

“农业的根本出路在于机械化,农业机械的发展对扶贫和乡村振兴具有非常关键的作用,但我国整体的农业机械化程度和发达国家还有一定差距。”杨然兵表示,“我们任重而道远。”

 
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