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”的時候，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《棉田棉稈殘膜聯合收獲機——拔稈伏“魔”助棉白》項目，一舉拿下第十七屆“挑戰杯”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”采收后的兩大難題，助力“新疆棉”高質量、可持續發展。
團隊成員參加“挑戰杯”答辯
瞄準“新疆棉”發展兩大難題
據國家統計局核定，2021年新疆棉花總產量512.9萬噸，占全國棉花產量近九成。可以說，新疆的棉花溫暖了幾代中國人。但是，多年來有兩大問題困擾著包括新疆在內的西北地區棉農：一是殘留地膜使用機械無法全部回收，二是現有農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，提高棉花品質和產量。“棉農為了節約成本，一般選用較薄的地膜，這些地膜經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。
新疆棉農用采棉機收獲棉花（新華社資料圖）
另一方面，采摘完棉花后棉稈怎么處理也是難題。人工拔除效率太低，以往多采用機械打碎還田的方式，這就給地膜回收制造了更多的困難，同時，殘留的棉稈還有傳播棉花黃萎病的風險。近些年來，也有一些農機可以貼地收割棉稈，但還是會殘留一些棉稈根茬。
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，便主動要求加入科研團隊，“疆拓團隊”便應運而生。杜帥龍說：“疆是新疆的疆，也是疆土的疆。我們希望通過自己的努力解決棉田白色污染、守護新疆棉花。”
兩項絕活把“不可能”變可能
“高效回收地膜和棉稈，聽上去并不復雜，卻是我國持續十多年的重點攻關項目。一套成熟的方案技術參數有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，師生團隊經歷了四年，一千多個日夜的不斷嘗試、攻關，終于研發出“長大造”棉田棉稈殘膜聯合收獲機。
張善彪和學生在研究零部件
杜帥龍介紹，這臺高效聯合收獲機的主要創新點在于，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，實現棉稈殘膜一站式回收。
不對行柔性滑拔機構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；定向偏心彈齒摟膜機構就像一根躺在地上旋轉的“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。
“殘膜如何高效打包是我們遇到的一大難題，困擾了我們很久。我們實地調研提出這個想法時，當地農民紛紛表示‘不可能’。”團隊成員李子涵說，以前也有卷起地膜的農機，但是每隔一段時間就要人工清理纏繞的地膜，團隊成員集思廣益，提出多種想法，設計與繪制三維草圖并訂購設備去農場驗證，最終找到了可以實現“自我清潔”的方案。
杜帥龍說，掌握了幾項“拿手活”后，團隊研制的聯合收獲機可以實現頭部拔桿、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。
下田地實踐解鎖開拖拉機技能
“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的自豪感，還有自己專業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，來自不同的專業，例如機械專業的杜帥龍、戴梓杰、張湛頗、李子涵主要負責技術開發，裝備專業的李瓊和光電專業的蘇鵬負責日常研究和拍照記錄，而來自法學院的王偉主要負責專利技術保護與對外宣傳。張善彪老師補充，還有一些本校研究生甚至外校的學生參與了該項目，很好地體現了跨學科、垮地域的合作。
張善彪帶著學生在改進設備
“完成這個項目要經過整體設計、機構設計、設備組裝、實地驗證、改良優化等步驟，四年研發過程中我們克服了很多困難，也有很多有意思的經歷。”杜帥龍笑著回憶，在制作彈齒的卡套時，大家為了節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。”
學生學開拖拉機
“學習是隨時隨地在進行的。”團隊成員張湛頗印象最深的則是，在荊州一家農場實地考察時，團隊成員向當地農民請教各種農業機械的操作，比如如何輸出動力、如何駕駛拖拉機等。在農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，開著拖拉機‘兜風’，是一件很快樂和愜意的事情。”
此外，還有少數幸運的學生曾跟著張善彪老師去過新疆。張善彪介紹，這幾年他每年都要在新疆待1-3個月，在多個棉花產區驗證了棉稈殘膜聯合收獲機樣機。
產品即將定型，市場需求很大
張善彪介紹，棉田棉稈殘膜聯合收獲機項目樣機在湖北荊州市岑河農場、新疆昌吉市芳草湖農場等多地進行的田間試驗，取得了非常理想的效果，實現拔凈率高達97%以上、斷稈率控制在2%以下，較于人工效率提高了125倍以上，較好解決了棉花種植過程中產生的白色污染問題。包括中國工程院院士陳學庚在內的專家學者，對項目給予了肯定。
棉稈殘膜聯合收獲機樣機
“這幾年，同學們把論文寫在祖國的大地上，把豐收帶進農民的心窩里，而下一步，就是要實現科技成果轉化。”張善彪透露，目前，聯合收獲機產品定型工作已接近尾聲，不久的將來就可以推出成熟的產品。經專業測算，該項目一臺產品市場定價約為120萬元，單臺產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3-5萬臺的市場需求空間。
更讓張善彪欣慰的是，通過四年來的鍛煉，“疆拓團隊”的學生都取得了長足、迅速的進步：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項發明專利也全部公開實審：從2019年至今，團隊積極參與各類大學生學科競賽，累計獲得國家級特等獎一項、三等獎一項、省部級特等獎一項、一等獎兩項、二等獎三獎，市級及社會團體一等獎兩項；團隊成員杜帥龍已保研吉林大學，李子涵將在華中農業大學攻讀農業機械方向的研究生，戴梓杰和蘇鵬也會攻讀研究生、繼續學習深造，還在讀大三的王偉和李瓊等，也決定全力備戰研究生考試。
長江大學相關負責人表示，該項目充分彰顯了學校農學和現代機械制造技術的學科特色，突出了綜合性大學學科交叉融合優勢，學校將總結此次獲得“挑戰杯”特等獎新突破的經驗，進一步推動學生創新意識和實踐能力的培養，幫助更多青年實現“挑戰夢”。
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