十八般“武器”護(hù)佑國家林海

倪海龍

中國是世界上森林病蟲害發(fā)生最為嚴(yán)重的國家之一，年均發(fā)生面積達(dá)1.78億畝，其中人工林1.4億畝，年均致死樹木4000多萬株，年均經(jīng)濟(jì)和生態(tài)損失超過1100多億元。長久以來，受制于施藥機(jī)械的缺乏和落后，我國林業(yè)病蟲害防治一直借用農(nóng)業(yè)植保機(jī)械，這使得病蟲害長期難以得到有效控制。

為提高林業(yè)裝備的機(jī)械化與自動化水平，將專業(yè)背景和學(xué)校優(yōu)勢相結(jié)合，南京林業(yè)大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院教授周宏平帶領(lǐng)團(tuán)隊從探索林木病蟲害防治機(jī)械的理論和方法入手，通過多年的潛心系統(tǒng)研究，不僅成功填補(bǔ)了我國現(xiàn)代化林木病蟲害防治機(jī)械的空白，而且在林木撫育機(jī)械、采收機(jī)械、表型信息監(jiān)測機(jī)械上都取得了突破性進(jìn)展。以實現(xiàn)林業(yè)的機(jī)械現(xiàn)代化、智能化為目標(biāo)，周宏平的研究仍在繼續(xù)深入。

科研要滿足群眾需要

在江蘇海安李堡農(nóng)機(jī)廠，伴著父親和廠里的工人對機(jī)械設(shè)備的拆裝和維修，周宏平度過了童年時光，同時也在心中埋下了對機(jī)械的濃厚興趣。1983年報考大學(xué)時，周宏平義無反顧地選擇了南京林業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計與制造專業(yè)，之后在這里他不僅完成了本科、碩士學(xué)業(yè)，更在科研的道路上進(jìn)行著一次次的長途跋涉。

從20世紀(jì)80年代起，由研究煙霧機(jī)開始，近40年光陰荏苒，周宏平一直在林業(yè)裝備的研究一線不斷進(jìn)行著摸索，并逐漸走上了“林業(yè)病蟲害防治高效施藥關(guān)鍵技術(shù)與裝備創(chuàng)制及產(chǎn)業(yè)化”研究之路。

2000年，通過調(diào)研20多個省市老百姓的實際需求，周宏平帶領(lǐng)團(tuán)隊開始了運用壓力霧化、風(fēng)送噴霧原理進(jìn)行高射程噴霧機(jī)的研發(fā)工作。經(jīng)過反復(fù)實驗，他們研發(fā)了低量風(fēng)送高射程噴霧機(jī)技術(shù)，并在2003—2006年間形成了從25？45m射程不等的4個系列高射程噴霧機(jī)，因射程高，穿透力強(qiáng)，可實現(xiàn)精準(zhǔn)打靶，并能高附著，這些成果受到農(nóng)場、林場百姓的廣泛認(rèn)可。

“技術(shù)的研究要跟上現(xiàn)實生產(chǎn)的需要，群眾需要什么，我們就研究什么。”本著這個原則，周宏平團(tuán)隊迎來了科研成果的爆發(fā)期。依托國家科技支撐（攻關(guān)）計劃、林業(yè)公益性行業(yè)科研專項等19個科研項目，團(tuán)隊開展了高效施藥技術(shù)創(chuàng)新、精準(zhǔn)施藥技術(shù)創(chuàng)新、集成施藥裝備創(chuàng)制工作，根據(jù)不同林地的要求，先后研發(fā)出7個類別，18個型號的多元化、系列化、多功能集成的林用施藥裝備，幾乎涵蓋了病蟲害防治需要的所有相關(guān)設(shè)備。

18個型號，就意味著有18種機(jī)型，飛機(jī)式、大炮式、坦克式、背負(fù)式……千姿百態(tài)的機(jī)型一字排開，儼然一支整裝待發(fā)的裝備隊。與傳統(tǒng)裝備比，這些新型裝備在精準(zhǔn)、智能和環(huán)保上更勝一籌，可根據(jù)不同自然氣候、地形地貌、樹種樹形等條件，實時獲取防治對象的信息，并按樹木個體做出決策，準(zhǔn)確地進(jìn)行噴藥作業(yè)，最大限度地提高了農(nóng)藥的利用率，減少了對環(huán)境的污染。

“針對丘陵等復(fù)雜地形的林木，我們可以采用煙霧載藥技術(shù)，充分發(fā)揮煙霧顆粒細(xì)小、彌漫擴(kuò)散性好的優(yōu)點來防治病蟲害；針對大范圍突然爆發(fā)病蟲害的林木，我們利用航空載藥技術(shù)進(jìn)行快速、及時、有效的防治；針對高度高、郁閉度高、冠層厚的高大林木，我們開發(fā)高射程風(fēng)送噴霧機(jī)提高霧滴的輸送距離和穿透性；對于稀疏、矮化的苗木、行道樹，我們開發(fā)精確對靶施藥機(jī)，采集樹木動態(tài)圖像信息，構(gòu)建樹木特征點云模型實現(xiàn)實時精準(zhǔn)變量施藥?？傊?，就是在合適的時間、合適的地點、噴施適量的農(nóng)藥來高效防治林木病蟲害?！闭勂疬@18般“武器”，周宏平如數(shù)家珍。

目前，依托該項目已驗收認(rèn)定成果5項；制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4部；出版專著1部；獲得授權(quán)專利50件，其中發(fā)明專利19件；獲得軟件著作權(quán)4件；發(fā)表學(xué)術(shù)論文150余篇，其中SCI、EI70篇。項目創(chuàng)制的產(chǎn)品均通過了國家植保機(jī)械質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢測，其中7個產(chǎn)品被認(rèn)定為高新技術(shù)產(chǎn)品。現(xiàn)在，技術(shù)與裝備不僅成功推廣到全國31個省市自治區(qū)，更出口至阿爾及利亞、印度、蒙古等14個國家，累計銷售12.8萬臺，直接經(jīng)濟(jì)效益10.77億元，累計防治面積達(dá)5.4億畝次，挽回的材積損失約為450億元。

因經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會效益顯著，成果先后獲教育部科技進(jìn)步獎（現(xiàn)更名為“高等學(xué)?？茖W(xué)研究優(yōu)秀成果獎科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎”）、江蘇省科學(xué)技術(shù)獎、中國國際工業(yè)博覽會高校展區(qū)優(yōu)秀展品獎一、二等獎共計4項以及中國農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品展覽會“優(yōu)秀新品獎”1項。因為挽救億萬畝莽莽森林所做的突出貢獻(xiàn)，2019年1月8日，項目榮獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎二等獎。

新時代下的新使命

成功的背后總有不為人知的艱辛。多年來，為了每一項新技術(shù)、每一個新機(jī)型，周宏平幾乎放棄了所有的節(jié)假日。每一項新機(jī)型在研發(fā)時，都需要不斷確定關(guān)鍵尺寸、設(shè)計總體結(jié)構(gòu)、進(jìn)行樣機(jī)試制、修改試驗方案，很多時候進(jìn)展甚微，但周宏平深知林木作業(yè)機(jī)械研究需要耐心，來不得半點急功近利。

他說：“可能多數(shù)的嘗試都沒有理想的結(jié)果，但不去嘗試肯定不會有結(jié)果。所以，有了準(zhǔn)確的理論和方法，堅持不懈就是成功的敲門磚?！苯?jīng)過持續(xù)不斷地奮力攻關(guān)，通過不斷提高和優(yōu)化機(jī)型設(shè)計，他的研究終于取得突破性進(jìn)展。以煙霧機(jī)為例，從最初的背負(fù)式小型煙霧機(jī)發(fā)展到多旋翼煙霧無人飛機(jī)等幾大系列多個機(jī)型，最終成為引領(lǐng)煙霧載藥技術(shù)及裝備行業(yè)的標(biāo)桿，周宏平憑借實力和耐心將基礎(chǔ)研究成果成功地實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。

有人曾問他，是什么信念，讓他一直堅守在機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域從未離開？周宏平答道：“南林人的踏實勤勉是我寶貴的精神財富，讓我終身受益?！背滔橹蠋煂⑺麕肓謽I(yè)機(jī)械設(shè)計、開發(fā)領(lǐng)域，并一直鼓勵他要用專業(yè)知識解決實際問題，而且告誡他卓越人才培養(yǎng)不是大學(xué)階段就能完成的，到了工作崗位上更要保持不斷創(chuàng)新、進(jìn)取的精神。

當(dāng)年進(jìn)行煙霧機(jī)研發(fā)時，程老師和周宏平進(jìn)入林區(qū)病蟲害爆發(fā)現(xiàn)場進(jìn)行防治性能試驗，無意中將發(fā)動煙霧機(jī)的柴油滴落在草叢后引燃，程老師在奮力滅火過程中腿部大面積燒傷，然而他還惦記著煙霧機(jī)性能的改進(jìn)和完善，這種科研上嚴(yán)謹(jǐn)踏實、精益求精的精神極大地感染和激勵著周宏平，就是這種為了林業(yè)機(jī)械的現(xiàn)代化、智能化不懈奮斗的信念讓周宏平一直堅守在該領(lǐng)域，在科研道路上不斷探索，尋找新的突破口。

如今，生逢盛世，科技工作者正處在一個最好的時代，如何把握機(jī)遇、讓技術(shù)發(fā)揮價值，成為每個科技工作者身上肩負(fù)的使命，對于信念堅定的周宏平來說更是責(zé)無旁貸。

中國的林業(yè)機(jī)械邁入飛速發(fā)展的新時代，周宏平和他的團(tuán)隊有幸見證并參與了這一發(fā)展歷程。集20年努力，團(tuán)隊實現(xiàn)了林木病蟲害防治專用、高效、精確裝備的從無到有，開創(chuàng)了國內(nèi)林用施藥技術(shù)與裝備產(chǎn)業(yè)先河，制定了林用藥械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，引領(lǐng)了國內(nèi)林用施藥技術(shù)與裝備的發(fā)展。

隨著我國人口老齡化步伐的加速，勞動力成本的上升，人口紅利正逐步消失，營林、育林、護(hù)林機(jī)械化取代人工已成為大勢所趨，因此迫切需要進(jìn)行信息化、智能化林業(yè)機(jī)械裝備的研究和應(yīng)用，急需培養(yǎng)大批高層次、高素質(zhì)的復(fù)合型專業(yè)人才。在此背景下，周宏平不僅要為團(tuán)隊的發(fā)展謀篇布局，作為南京林業(yè)大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院的院長，他更要為學(xué)院如何迎接未來的機(jī)遇和挑戰(zhàn)做好準(zhǔn)備。

“林業(yè)機(jī)械化收獲技術(shù)是解決高人工成本、低效率、低安全性的有效手段，特別適用于密植、規(guī)模化的林業(yè)生產(chǎn)，我們要盡快實現(xiàn)林果采收的自動化技術(shù)研發(fā)。另外，還要研發(fā)可以爬樹、修枝、授粉、噴施農(nóng)藥、搬運的林業(yè)機(jī)器人，促進(jìn)林業(yè)作業(yè)機(jī)器人的智能化，這不僅是將來發(fā)展的大勢所趨，而且是國際林業(yè)機(jī)械領(lǐng)域的研究熱點。同時，我們還要繼續(xù)實施與企業(yè)共同培養(yǎng)學(xué)生的卓越工程師計劃，培養(yǎng)更多理論實踐能力強(qiáng)的現(xiàn)代林業(yè)機(jī)械人才，孵化更多的科技創(chuàng)新成果，不斷延伸未來林業(yè)機(jī)械產(chǎn)業(yè)的新興產(chǎn)業(yè)鏈……”未來的路怎么走，周宏平已列出一份長長的清單。