全國每3勺糖,就有約2勺來自廣西,廣西糖料蔗種植面積、食糖產量連續32個榨季居全國第一位,連續19個榨季占全國60%左右,是名副其實的中國“糖罐子”。
如今,為牢牢抓住“糖罐子”,為豐盈鄉親們的“錢袋子”,一個由學校電子信息學院李尚平教授、文春明教授等2名教授、3名副教授、1名高級實驗師、5名博士組成的甘蔗智能裝備研發中心團隊,正在我國糖業產業健康發展的道路上辛勤耕耘。

守護好壯鄉人民的“糖罐子”
糖業是廣西在全國最具優勢的特色產業之一,是廣西經濟社會發展的“家底”,自1992年以來,廣西食糖產量連續32年居全國第1位。
然而,國產食糖產量卻無法滿足國內需求。2013年至今,我國甘蔗種植面積逐年下降,趨于面積紅線。據統計,2021、2022年度,國內食糖消費量為1520萬噸,其中國內產糖1076萬噸,自給率為70.79%。
為確保國家糖業安全,通過技術創新來提高甘蔗種植機械化水平,利用甘蔗新種植模式,提高單位耕地資源產出和蔗農綜合收益,成為甘蔗產業亟待解決的問題。未來,甘蔗怎么種?靠誰種?
在《廣西深化糖料蔗良種良法技術推廣工作實施方案》等政策的支持下,學校甘蔗智能裝備研發中心團隊主動與廣西大學、桂林理工大學、廣西農業機械研究院有限公司、欽州力順機械有限公司等多家高等院校、社會企業合作,通過加強校校聯合、校企聯系,集聚資源,先后主持完成“雙芽蔗段橫向種植機連續精準種植機理及關鍵技術研究”等國家自然科學基金項目2項,承擔攻關廣西科技重大、重點項目4項。
2016年,李尚平、陳曾雄、文春明等12位教授共同申請了智能化甘蔗切種方法技術專利,為實現甘蔗高效率切種、保護種芽和選種分種提供了有力保障。
2019年10月學校電子信息學院研發設計橫向智能甘蔗預切種工作站,積極進行科研創新。在這期間共研發和設計簡易式甘蔗預切種機、甘蔗智能切種機、蔗種智能篩選機、360°蔗芽智能篩選機、預切種式甘蔗高效雙芽段橫向種植機、預切種式寬窄甘蔗種植機、宿根蔗破壟培土施肥一體機、驅動式中耕培土機、小型整桿式高效低損智能甘蔗收獲機以及自走式田間收集搬運車等10項技術與機械,服務甘蔗從蔗種到制糖廠的全過程生產。
2020年至今,由我校甘蔗智能裝備研發中心團隊申請并獲授權實用新型專利31項、登記有關軟件著作權6項、發表高水平期刊論文15篇。
聚焦甘蔗地里的“致富經”
收獲的季節到了,南疆的秋天依然被太陽曬得火熱,而扶綏縣甘蔗地里的蔗農們激動的心像腳下的土地一般滾燙,更如手上剛收割的甘蔗一般甜。
2023年10月,橫縣陶村豐達合作社把甘蔗智能裝備研發中心團隊邀請到甘蔗地里,這些崇左本地的80后、90后們在甘蔗裝備的支持下,嘗到了甜頭。
“多虧了這一整套甘蔗收獲機等生產裝備,現在我們四個人就可以管理近一千畝的甘蔗地!”橫縣陶村豐達合作社的工作人員激動地對師生們說。
2021年3月,甘蔗智能裝備研發中心團隊向廣西扶綏縣恒收合作社提供蔗種;種植70畝甘蔗,進行了橫向種植機的試驗對照,其中40畝是橫向種植機精準種植,30畝是實時切種機種植。
2022年6月,經過第三方機構廣西科技情報學會專家查定,結果顯示,預切式良種種植相比實時切種種植在用種量從0.8—1.0(噸/畝)減少到0.35—0.4(噸/畝),實際用種量降低50%,平均產量(kg/畝)從6437千克增產至7885千克,甘蔗實際平均增產22.5%,扶綏縣恒收合作社的甘蔗產能幾乎翻了一番。
參與橫向種植機開發及實驗的主要成員鐘家勤博士推算,實現甘蔗橫向精準種植后,蔗種成本每畝可節約400元,農戶每畝每年可增收1125元,以300萬畝計算,每年可創造價值31.35億元!
學校甘蔗智能裝備研發中心設計的裝備不僅充盈了蔗農們的錢袋子,更大幅度降低了人工勞動強度,減輕了蔗農的體力負擔。
幾十年前“面朝黃土背朝天”的種植甘蔗場景,深深印在李尚平教授的腦海里:“一直到新世紀初,種甘蔗只能靠人力。有時鄉親們一下地就從早上四五點一直干到下午七八點,連午飯都是用荷葉包著飯菜,提著桶到田里吃的,那時候我就想為蔗農們做點實事。”
學校與廣西大學、北部灣大學、廣西欽州力順機械有限公司聯合開發的具有獨立自主知識產權的預切種式甘蔗橫向種植機,具有精準橫向種植,提高甘蔗抗倒伏能力,實現開溝、培土、覆膜一體化流程,大大提高了蔗種出芽率和甘蔗種植效率,減小勞動強度、降低生產成本、提高甘蔗畝產量,適用于大面積甘蔗種植作業。
2018至2020年,學校與廣西大學、南寧南機環保科技有限公司合作生產13臺雙工位小型切種機,面向崇左、武鳴兩大蔗區5000畝蔗地,生產了2250多噸蔗種,大幅度降低了人工勞動強度,實現了6—8倍的效率提升。
“我們活干得輕松,收入也比以前高了不少。”崇左市扶綏縣渠黎鎮篤邦村蔗農的感謝信上捎著23名蔗農“紅手印”,一并送到了研發中心的桌案上,蔗農的喜悅之情溢于紙上。
如今,以扶綏渠黎鎮案例為起點,向崇左、武鳴等周邊蔗區推廣擴散,進而輻射全廣西,學校甘蔗智能裝備研發中心為推進蔗農降本增收,振興蔗糖業蓬勃發展貢獻了力量。
答好青年學子的“擔當卷”
以賽促學,學校甘蔗智能裝備研發中心更是學子們在田間地頭了解廣西“農情”的一線。
多年來,甘蔗智能裝備研發中心深耕于甘蔗機器智能裝備研發,依托該平臺,自2021年—2023年,學校電子信息學院學生參加大學生創新創業項目5項,參加中國國際“互聯網+”大學生創新創業大賽獲得國賽銅獎2項、區賽金獎3項、區賽銀獎6項。
在甘蔗生長關鍵時期,李尚平必定帶著團隊師生前往各個基地考察苗情。忙碌的夏季,他和團隊成員們一起蹚泥地、吃盒飯,有時在甘蔗地里調試機器,一待便是五六個小時,一直反復檢查到晚上十點多才休息,等從基地回到市區已經凌晨了。
通過深入基層、接觸農民,團隊成員們深刻體會到了農民的辛勤和不易。
“六月中旬,蔗田里上午常常有三四十度,蔗農們仍穿著厚厚的工作服在蔗田里人工作業,工作十分不易。”“精耕細作——甘蔗標準化備種及精確種植技術開創”項目負責人李鑫志看到農民在農業生產中遇到的種種困難,也更加堅定通過科技創新在甘蔗地里答好青春的“擔當卷”。
“我們的實踐經驗比起蔗農們來說,還是淺薄的,蔗農們也是我們的老師,能發現設計里的不足。”團隊成員任泓宇說。
2023年,在研發甘蔗預切種智能篩選平臺的過程中,最初的樣機是從上方對蔗芽進行拍攝并判定是否為劣種的,而來到車間參觀的蔗農們提出一個疑惑——如果蔗芽在甘蔗段下方,機器是否能夠檢測到呢?
針對這個問題,王寶銀同學的研發團隊設計并開發了一套360°蔗芽智能質量檢測系統。
360°蔗種智能篩選機主要使用一種基于深度學習的甘蔗種篩選系統并在傳送帶上設置坡度,讓蔗段在下坡運行時自行翻滾,可實現蔗種翻轉360°檢測,平均篩選準確率達96%,單通道篩選效率為1500段/時,并且可設置多通道篩選。
下田、下基地“蹲點”同是作為青年學子成長成才的“必修課”,從2020年至今,由學校電子信息學院本科生、研究生參與的、有關的論文共有16篇,發明專利13項。學子們將論文寫在了甘蔗地里,寫在了祖國的大地上。
數十年來,在李尚平老師的“精耕細耘”之下,100余名博士、碩士接力走到鄉村“自找苦吃”,把實驗室搬到甘蔗地頭,把科研成果送到千家萬戶。
在這片充滿希望的甘蔗地里,每一根甘蔗都承載著科技的力量和農民的汗水。從扶綏縣恒收合作社的試驗田到全廣西的蔗區,甘蔗種植裝備的創新不僅為鄉親的生活帶來如甘蔗般的“甜蜜”,更為甘蔗產業的現代化、智能化升級注入了強勁動力。(初審:羅少科 編輯:陳小運 校對:鄧思馨 復審:榮子卿 終審:王文娟)