张善彪老师带着“疆拓团队”学生在田地里实践
□楚天都市报极目新闻记者 柯称 通讯员 晏亮 苏洁凤
在全国人民声援新疆棉花的时候，位于湖北荆州的长江大学有一群学生，通过四年坚持不懈地努力，用实际行动交上一份满意答卷——该校“疆拓团队”的《棉田棉秆残膜联合收获机——拔秆伏“魔”助棉白》项目，一举拿下第十七届“挑战杯”全国大学生课外科技作品竞赛全国特等奖。该项目将有效解决新疆棉花采收后的两大难题，助力新疆棉花高质量、可持续发展。
瞄准新疆棉花发展两大难题
2021年新疆棉花总产量512.9万吨，占全国棉花产量近九成。但是，多年来有两大问题困扰着包括新疆在内的西北地区棉农：一是残留地膜使用机械无法全部回收，二是现有农林机械无法将棉秆连根拔取。
“疆拓团队”学生负责人、长江大学机械11801班本科生杜帅龙解释，西北地区少雨、低温，因此普遍采用地膜植棉的方式，在棉田地面铺设一层像保鲜膜一样的地膜，可以有效保温保湿，还能降低病虫害。“棉农为了节约成本，一般选用较薄的地膜，这些地膜经过风吹日晒后非常脆弱，容易破损，如果用机器回收容易留下较多的残留，形成白色污染。”杜帅龙说，另一方面，采摘完棉花后棉秆怎么处理也是难题，残留的棉秆存在传播棉花黄萎病的风险。
2018年，正在读大一的杜帅龙等学生，得知学校机械工程学院张善彪老师，一直在致力于这两项问题的科研攻关，便主动要求加入。
“一套成熟的方案技术参数有4700多个，关键技术难点有30多个，对于这些本科生来说非常困难。”张善彪老师表示，师生团队经历了四年，一千多个日夜的不断尝试、攻关，终于研发出“长大造”棉田棉秆残膜联合收获机。
这台收获机的主要创新点在于，研究出了不对行柔性滑拔机构和定向偏心弹齿搂膜机构，达到了现在市面上普通机器无法做到的“拔秆不断根，搂膜不漏膜”的效果，实现棉秆残膜一站式回收。前者可以理解为用机械模拟人工手法，准确地抓住一个根根棉秆，通过合适的角度和力度连根拔起；后者就像一根躺在地上旋转的“狼牙棒”，它的弹齿可以和地膜保持固定的角度，将地膜顺利地挑起，同时还可实现“自我清洁”。
就这样，联合收获机可以实现头部拔秆、尾部起膜，不间断地工作，地膜回收率从目前的60%左右提升到90%以上，棉秆拔净率高达97%以上。
田间实践学会开拖拉机
“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”从大一参与团队到大四获得“挑战杯”全国特等奖，杜帅龙等学生说，收获的不仅是能帮助到棉农的自豪感，还有自己专业能力和动手能力的提升。
杜帅龙介绍，“疆拓团队”学生前后有20人左右，来自长江大学机械、装备、光电和法学等不同专业。张善彪老师补充道，还有一些本校研究生甚至外校的学生参与了该项目，很好地体现了跨学科、跨地域的合作。
“完成这个项目要经过整体设计、机构设计、设备组装、实地验证、改良优化等步骤，四年研发过程中我们克服了很多困难，也有很多有意思的经历。”杜帅龙笑着回忆，在制作弹齿的卡套时，大家为了节省在外面订制的费用，决定手工打造。同学们抡起大锤锤钢构件，一个卡套至少要锤四五下，一套设备一共需要200多个卡套，“大家锤累了就换人，轮流上，锤了有三四天，后来手都抬不起来了。”
团队成员张湛颇印象最深的则是，为了更好地熟悉农机性能，团队成员在荆州一家农场实地考察时，向当地农民请教各种农业机械的操作，比如如何输出动力、如何驾驶拖拉机等。
在农民伯伯的细心指导下，几名有驾照的大学生很快就掌握了农用拖拉机的驾驶。坐在威风的拖拉机上，张湛颇颇有成就感，“在枯燥且艰难的研究过程中，能开着拖拉机‘兜兜风’很是惬意。”
收获机产品即将定型
张善彪介绍，这几年他每年都要在新疆待1-3个月，棉田棉秆残膜联合收获机项目样机在湖北荆州市岑河农场、新疆昌吉市芳草湖农场等多地进行的田间试验，取得了非常理想的效果，较于人工效率提高了125倍以上。包括中国工程院院士陈学庚在内的专家学者，对项目给予了肯定。
“这几年，同学们把论文写在祖国的大地上，把丰收带进农民的心窝里，而下一步，就是要实现科技成果转化。”张善彪透露，目前，联合收获机产品定型工作已接近尾声，不久的将来就可以推出成熟的产品。经专业测算，该项目一台产品市场定价约为120万元，单台产品可带来的市场价值约140万元，在新疆的市场需求约有1.2万台。该项目还获得了出口许可证，未来打入全球市场约有3万-5万台的市场需求空间。
通过四年来的锻炼，“疆拓团队”的学生也都取得了长足的进步：团队成员顺利申请了专利13项，目前8项实用新型专利全部授权、5项发明专利也全部公开实审；团队成员多次获得国家级竞赛奖项；多名学生成功考研或保研。
