工作人员正在进行棉田棉秆残膜联合收获机样机田间试验。（受访者提供）
由长江大学机械工程学院教师张善彪带领的师生团队正在进行设备组装。（受访者提供）
对此，由长江大学机械工程学院教师张善彪带领的师生团队，四年来持续进行科研攻关，并多次深入天山南北棉田进行试验，成功研发出棉田棉秆残膜联合收获机，并在近期获得第十七届“挑战杯”全国大学生课外科技作品竞赛全国特等奖。
经过测试，联合收获机的地膜回收率为90%以上，棉秆拔净率可达97%以上，相较人工，效率提高了125倍以上。
这一新型机械将进入中试阶段，有望早日在广袤的新疆棉田里“大展身手”，助力新疆棉花产业高质量、可持续发展。
棉花采收后留下两大难题
“棉花采完要去地里拔棉秆，棉秆根扎得很深，就像一棵棵小树，拔起来费时费力。”杜帅龙说，那时自己心里就生出个想法，要是能有一个采收棉秆的机器就好了。
张善彪说，这些年湖北及周边省份的棉花种植面积逐渐减少，他就将目光瞄准了新疆，并多次前往新疆棉花产区进行实地调研，发现了棉花采收后面临的两大难题。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。
因此，近年来张善彪将主攻方向瞄准了棉秆和残膜的一体化联合回收，并不断吸纳学生加入，逐渐形成了一支多学科分工明确的专业团队。
2018年，正在读大一的杜帅龙得知院里张善彪老师的棉花课题，就立刻决定加入进来，大家一起给团队起了个响亮的名字——“疆拓团队”。
“我们希望通过自己的努力解决棉田白色污染，守护新疆棉花。”杜帅龙说，从进入团队的那一刻起，小时候的梦想就在一步步实现。
两项技术造就回收“神器”
张善彪介绍，高效回收地膜和棉秆听上去并不复杂，却是我国持续多年的重点攻关项目。一套成熟的方案里光技术参数就有47000多个，关键技术难点有30多个，这足以说明这项研究的困难程度。
但在张善彪的团队里，越是困难越能激发团队成员的斗志，大家在一起进行头脑风暴，拥有两项绝活的棉田回收“神器”也逐渐成型。
杜帅龙介绍，针对棉秆回收，他们研发出不对行柔性滑拔机构，可以理解为用机械模拟人工手法，准确地抓住一根根棉秆，通过合适的角度和力度连根拔起。
针对地膜回收，则创新性地研发了定向偏心弹齿搂膜机构，它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，将地膜顺利挑起。
有了这两项绝活，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，从而实现棉秆残膜一站式回收。
在掌握了这两项核心技术后，团队成员发现回收地膜后每隔一段时间就要人工清理缠绕的地膜，费时费力，于是又成功找到地膜“自我清洁”的方案。
在图纸上是一回事，如何造出机器又是另一回事。杜帅龙说，团队为了节省费用，不少零部件都是自己制作的。在制作弹齿的卡套时，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，“锤累了就换人，大家轮流上，锤了有三四天，后来手都抬不起来了。”杜帅龙至今还记得大家精疲力竭的样子。
样机试验破解难题成效高
经过团队的持续科研攻关，首台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的棉田“试水”，看到机器开过棉田后留下的清洁土地，团队成员兴奋地拥抱在一起。
此后，张善彪带着几名成员来到新疆，分批次托运设备，进行组装调试，并在南北疆多处棉田进行了验证，他们每年要在新疆待1到3个月。
“新疆和湖北的棉花品种不同，播种模式和土壤结构也不同，我们也在不断调整设计方案和样机构造。”张善彪说，新疆是全国最大的棉花产区，回收设备目前最主要的应用市场也是在新疆。
经过多地的田间试验，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，棉秆拔净率达到97%以上，断秆率控制在2%以下，相较于人工，效率提高了125倍以上。
“在新疆进行试验时，棉花种植户对我们的设备非常认可，也得到了当地科研院所的支持，中国工程院院士陈学庚对我们的项目也给予了肯定。”张善彪说。
张善彪介绍，目前联合收获机产品定型工作已接近尾声，准备进入中试阶段，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，单台产品每年可带来的市场价值约为140万元，在新疆的市场需求约有1.2万台。
“目前新疆棉花生产机械化水平不断提升，我们希望自己的产品也能早日加入进来，助力新疆棉花产业的高质量发展。”张善彪说。
