十八般“武器”护佑国家林海

倪海龙

中国是世界上森林病虫害发生最为严重的国家之一，年均发生面积达1.78亿亩，其中人工林1.4亿亩，年均致死树木4000多万株，年均经济和生态损失超过1100多亿元。长久以来，受制于施药机械的缺乏和落后，我国林业病虫害防治一直借用农业植保机械，这使得病虫害长期难以得到有效控制。

为提高林业装备的机械化与自动化水平，将专业背景和学校优势相结合，南京林业大学机械电子工程学院教授周宏平带领团队从探索林木病虫害防治机械的理论和方法入手，通过多年的潜心系统研究，不仅成功填补了我国现代化林木病虫害防治机械的空白，而且在林木抚育机械、采收机械、表型信息监测机械上都取得了突破性进展。以实现林业的机械现代化、智能化为目标，周宏平的研究仍在继续深入。

科研要满足群众需要

在江苏海安李堡农机厂，伴着父亲和厂里的工人对机械设备的拆装和维修，周宏平度过了童年时光，同时也在心中埋下了对机械的浓厚兴趣。1983年报考大学时，周宏平义无反顾地选择了南京林业大学机械设计与制造专业，之后在这里他不仅完成了本科、硕士学业，更在科研的道路上进行着一次次的长途跋涉。

荣获国家科学技术进步奖二等奖后，周宏平（右三）与团队成员合影。

从20世纪80年代起，由研究烟雾机开始，近40年光阴荏苒，周宏平一直在林业装备的研究一线不断进行着摸索，并逐渐走上了“林业病虫害防治高效施药关键技术与装备创制及产业化”研究之路。

2000年，通过调研20多个省市老百姓的实际需求，周宏平带领团队开始了运用压力雾化、风送喷雾原理进行高射程喷雾机的研发工作。经过反复实验，他们研发了低量风送高射程喷雾机技术，并在2003—2006年间形成了从25～45m射程不等的4个系列高射程喷雾机，因射程高，穿透力强，可实现精准打靶，并能高附着，这些成果受到农场、林场百姓的广泛认可。

“技术的研究要跟上现实生产的需要，群众需要什么，我们就研究什么。”本着这个原则，周宏平团队迎来了科研成果的爆发期。依托国家科技支撑（攻关）计划、林业公益性行业科研专项等19个科研项目，团队开展了高效施药技术创新、精准施药技术创新、集成施药装备创制工作，根据不同林地的要求，先后研发出7个类别，18个型号的多元化、系列化、多功能集成的林用施药装备，几乎涵盖了病虫害防治需要的所有相关设备。

18个型号，就意味着有18种机型，飞机式、大炮式、坦克式、背负式……千姿百态的机型一字排开，俨然一支整装待发的装备队。与传统装备比，这些新型装备在精准、智能和环保上更胜一筹，可根据不同自然气候、地形地貌、树种树形等条件，实时获取防治对象的信息，并按树木个体做出决策，准确地进行喷药作业，最大限度地提高了农药的利用率，减少了对环境的污染。

“针对丘陵等复杂地形的林木，我们可以采用烟雾载药技术，充分发挥烟雾颗粒细小、弥漫扩散性好的优点来防治病虫害；针对大范围突然爆发病虫害的林木，我们利用航空载药技术进行快速、及时、有效的防治；针对高度高、郁闭度高、冠层厚的高大林木，我们开发高射程风送喷雾机提高雾滴的输送距离和穿透性；对于稀疏、矮化的苗木、行道树，我们开发精确对靶施药机，采集树木动态图像信息，构建树木特征点云模型实现实时精准变量施药。总之，就是在合适的时间、合适的地点、喷施适量的农药来高效防治林木病虫害。”谈起这18般“武器”，周宏平如数家珍。

目前，依托该项目已验收认定成果5项；制定行业标准4部；出版专著1部；获得授权专利50件，其中发明专利19件；获得软件著作权4件；发表学术论文150余篇，其中SCI、EI70篇。项目创制的产品均通过了国家植保机械质量监督检验中心检测，其中7个产品被认定为高新技术产品。现在，技术与装备不仅成功推广到全国31个省市自治区，更出口至阿尔及利亚、印度、蒙古等14个国家，累计销售12.8万台，直接经济效益10.77亿元，累计防治面积达5.4亿亩次，挽回的材积损失约为450亿元。

因经济、生态、社会效益显著，成果先后获教育部科技进步奖（现更名为“高等学校科学研究优秀成果奖科学技术进步奖”）、江苏省科学技术奖、中国国际工业博览会高校展区优秀展品奖一、二等奖共计4项以及中国农业机械产品展览会“优秀新品奖”1项。因为挽救亿万亩莽莽森林所做的突出贡献，2019年1月8日，项目荣获国家科学技术进步奖二等奖。

新时代下的新使命

成功的背后总有不为人知的艰辛。多年来，为了每一项新技术、每一个新机型，周宏平几乎放弃了所有的节假日。每一项新机型在研发时，都需要不断确定关键尺寸、设计总体结构、进行样机试制、修改试验方案，很多时候进展甚微，但周宏平深知林木作业机械研究需要耐心，来不得半点急功近利。

他说：“可能多数的尝试都没有理想的结果，但不去尝试肯定不会有结果。所以，有了准确的理论和方法，坚持不懈就是成功的敲门砖。”经过持续不断地奋力攻关，通过不断提高和优化机型设计，他的研究终于取得突破性进展。以烟雾机为例，从最初的背负式小型烟雾机发展到多旋翼烟雾无人飞机等几大系列多个机型，最终成为引领烟雾载药技术及装备行业的标杆，周宏平凭借实力和耐心将基础研究成果成功地实现了产业化。

有人曾问他，是什么信念，让他一直坚守在机械设计领域从未离开？周宏平答道：“南林人的踏实勤勉是我宝贵的精神财富，让我终身受益。”程祥之老师将他带入林业机械设计、开发领域，并一直鼓励他要用专业知识解决实际问题，而且告诫他卓越人才培养不是大学阶段就能完成的，到了工作岗位上更要保持不断创新、进取的精神。

当年进行烟雾机研发时，程老师和周宏平进入林区病虫害爆发现场进行防治性能试验，无意中将发动烟雾机的柴油滴落在草丛后引燃，程老师在奋力灭火过程中腿部大面积烧伤，然而他还惦记着烟雾机性能的改进和完善，这种科研上严谨踏实、精益求精的精神极大地感染和激励着周宏平，就是这种为了林业机械的现代化、智能化不懈奋斗的信念让周宏平一直坚守在该领域，在科研道路上不断探索，寻找新的突破口。

如今，生逢盛世，科技工作者正处在一个最好的时代，如何把握机遇、让技术发挥价值，成为每个科技工作者身上肩负的使命，对于信念坚定的周宏平来说更是责无旁贷。

中国的林业机械迈入飞速发展的新时代，周宏平和他的团队有幸见证并参与了这一发展历程。集20年努力，团队实现了林木病虫害防治专用、高效、精确装备的从无到有，开创了国内林用施药技术与装备产业先河，制定了林用药械行业标准，引领了国内林用施药技术与装备的发展。

随着我国人口老龄化步伐的加速，劳动力成本的上升，人口红利正逐步消失，营林、育林、护林机械化取代人工已成为大势所趋，因此迫切需要进行信息化、智能化林业机械装备的研究和应用，急需培养大批高层次、高素质的复合型专业人才。在此背景下，周宏平不仅要为团队的发展谋篇布局，作为南京林业大学机械电子工程学院的院长，他更要为学院如何迎接未来的机遇和挑战做好准备。

“林业机械化收获技术是解决高人工成本、低效率、低安全性的有效手段，特别适用于密植、规模化的林业生产，我们要尽快实现林果采收的自动化技术研发。另外，还要研发可以爬树、修枝、授粉、喷施农药、搬运的林业机器人，促进林业作业机器人的智能化，这不仅是将来发展的大势所趋，而且是国际林业机械领域的研究热点。同时，我们还要继续实施与企业共同培养学生的卓越工程师计划，培养更多理论实践能力强的现代林业机械人才，孵化更多的科技创新成果，不断延伸未来林业机械产业的新兴产业链……”未来的路怎么走，周宏平已列出一份长长的清单。