為膠農(nóng)打造割膠“利器”

在位于海南省儋州市寶島新村的中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所實驗場中，一級膠工董秀乾在腰間圍上一個工具包，里面裝著一塊電池，連接著一把電動割膠刀，其大小與理發(fā)用的電推剪相當(dāng)。打開電動割膠刀，前方的刀片開始往復(fù)振動，發(fā)出陣陣嗡鳴?！耙煌啤?，將膠刀的L形刀片推入割線的前端；“二靠”，將導(dǎo)向器的頂點貼住割線內(nèi)切口的樹皮；“三拉”，手臂拉著電動膠刀、沿著割線切下一層薄薄的樹皮；“四走”，腳以樹干為中心順勢后退；僅用了5秒多鐘，董秀乾就割完了一棵橡膠樹。從平滑的切口中，膠液緩慢地滲透出來，逐漸匯聚成一條潔白的細流，滴落到下面的碗中。

“過去我們用傳統(tǒng)割膠刀，是‘膠追人’，割到一半，膠水就冒出來了，現(xiàn)在速度快了，是‘人等膠’，我要等到膠液開始往下滴落，確保能夠滴落到碗中，才能走向下一棵樹?！倍闱f，用人工割膠刀，一個人一小時只能割150多株，最快能割180株，而使用電動膠刀，輕輕松松就能割上230多株，最快能割280株。

操作難度低、勞動強度小，董秀乾使用的這款4GXJ型便攜式電動割膠裝備，填補了采膠領(lǐng)域機械裝備應(yīng)用的空白，實現(xiàn)了機械化采膠技術(shù)“從無到有”的轉(zhuǎn)變。

近年來，膠價持續(xù)低迷，中國、馬來西亞、泰國等產(chǎn)膠國割膠工人短缺的問題越來越突出。割膠是個辛苦活，更是個技術(shù)活，除品種和栽培管理外，膠工割膠技術(shù)水平是影響當(dāng)年和整個周期產(chǎn)量最重要的因素。

“膠割得好，不僅膠水產(chǎn)量高，傷樹小、耗皮少，樹皮再生的速度也快。技術(shù)優(yōu)良的膠工要比技術(shù)一般的膠工多產(chǎn)約20%~40%的橡膠?！敝袊鵁釒мr(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所副所長曹建華介紹，“割膠工具機械化、膠園生產(chǎn)管理與收獲自動化，是大勢所趨?！?/p>

2015年，時任熱科院國際合作處副處長的曹建華主動請纓回歸科研一線，組建電動割膠刀技術(shù)攻關(guān)團隊。彼時，世界上在機械化割膠領(lǐng)域幾乎是一片“空白”，沒有前人的經(jīng)驗可以借鑒，一切都得從零開始。

2016年，遠在熱科院湛江院區(qū)農(nóng)業(yè)機械研究所的鄭勇和黃敞兩位機械工程師，來到儋州與曹建華會合，投身到機械化割膠技術(shù)的研發(fā)攻關(guān)中。

曹建華指著試驗場附近的一幢小樓說：“那時，我們就成天泡在這里，‘5+2’‘白加黑’是團隊的常態(tài)。為了節(jié)約時間，我早晨煮一大鍋米飯，就些小菜，就是一天的伙食。解決天然橡膠產(chǎn)業(yè)瓶頸問題，是我們科技人員的初心與使命。作為熱帶農(nóng)業(yè)科研‘國家隊’，就應(yīng)該有著應(yīng)國家戰(zhàn)略而生、為國家使命而戰(zhàn)的擔(dān)當(dāng)！”

國內(nèi)外科研人員研發(fā)割膠機械已有40多年，卻一直難以形成可產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的裝備。割膠機械研發(fā)究竟難在哪兒？

橡膠樹共有五層皮，分別為粗皮、砂皮、黃皮、水囊皮和形成層。割膠的要點是要精準(zhǔn)地割到第三層的黃皮層。如果割淺了，割不到乳管，膠水流不出；如果下刀重了，割破了薄薄的水囊皮，就會破壞樹皮的再生功能。

“割膠深度、耗皮厚度都是毫米級的精準(zhǔn)控制。產(chǎn)膠乳管范圍僅3~4毫米，割膠深度要達到距形成層1~2毫米處；每刀次耗皮量僅1.1~1.3毫米。若傷及形成層，受傷部位將終生無產(chǎn)量?！辈芙ㄈA說。

此外，橡膠樹干是不規(guī)則的，樹皮厚度不均一，使得機械割膠難以有標(biāo)準(zhǔn)參照面。由于膠乳收獲物為液體，易粘連、易外流、易污染，且割膠后會在割線上形成一條彈性較大的膠線，對割膠機械的影響較大。

曹建華認為，人工膠刀使用了100多年，一定有其合理之處。研究團隊深入膠園，每天凌晨頂著膠燈，仔細觀察膠工割膠的一舉一動。他們發(fā)現(xiàn)，膠工割膠的動作是一前一后，做的是往復(fù)運動，割下來是片狀樹皮。膠刀也有講究，它是V字形，底部并不是尖銳的直角，而是一個小圓弧，保證既能割開樹皮，又不會割傷樹。

此后，團隊從石磨中獲得了靈感，找到讓電機帶動刀片做往復(fù)運動的模式，創(chuàng)新出往復(fù)切削式電動割膠技術(shù)。曹建華提出標(biāo)準(zhǔn)基線的低損仿形切割技術(shù)理論，依據(jù)割膠后形成的內(nèi)表面進行割膠，從而解決了樹干不規(guī)則、樹皮厚度不均一等復(fù)雜作業(yè)工況下機械割膠無標(biāo)準(zhǔn)參照面的問題。團隊創(chuàng)新研制高效、低振的傳動裝置、“L”形多功能切割刀片等核心裝置，突破了割膠深度及耗皮量精準(zhǔn)控制關(guān)鍵技術(shù)難題。

2017年4月15日，第一代電動割膠刀問世，迅速引起了行業(yè)的廣泛關(guān)注，一線膠工、技術(shù)人員反饋了大量的意見和建議。團隊從傳動結(jié)構(gòu)、動力傳輸、刀片尺寸、電路控制、電池容量、材料選用、整機布局、外觀設(shè)計、制造工藝等環(huán)節(jié)進行了全方位復(fù)盤以及優(yōu)化升級。2019年10月，第二代電動割膠刀正式推向市場。

“過去割膠，累得人大汗淋漓。有了電動割膠刀，消耗的體力少了很多，眼睛也不怎么疲勞了，我每天能提前一小時結(jié)束割膠。電動割膠刀的刀片可以隨意替換，我也不需要親自磨膠刀了。”董秀乾表示。

據(jù)研究團隊測算，與傳統(tǒng)人工膠刀比，使用電動膠刀的技術(shù)難度和勞動強度均有所下降，單株割膠速度從10~14秒減少到5~8秒；新膠工培訓(xùn)時間從25~30天減少到3~5天；傷樹率降低30%，年耗皮量減少20%。

裝備要輕簡便攜；技術(shù)要簡單易學(xué)，把復(fù)雜割膠技術(shù)變得標(biāo)準(zhǔn)化，把對膠工的技術(shù)要求轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕蓹C器實現(xiàn)；減少傷樹、省工高效，能夠完成割膠所有作業(yè)功能……曹建華對電動割膠刀的研發(fā)和改進有著諸多要求。最重要的是，割膠設(shè)備的效率要不斷提高，成本要不斷降低，才能廣泛地被產(chǎn)業(yè)所接受。

以刀片為例，最初的價格是每片40元，在研究團隊的努力下，下降到每片20元。

目前，電動割膠刀累計在中國海南、云南、廣東三大植膠區(qū)推廣9000余臺，還遠銷馬來西亞、印尼、泰國等13個主要植膠國，推廣5000余臺，累計應(yīng)用200多萬畝。2023年，團隊成功開拓了以巴西為首的南美洲市場，獲得了首批次500套出口訂單。此外，電動割膠刀還作為外交禮品贈送給外國政府和研究機構(gòu)，成為我國農(nóng)業(yè)科技“走出去”的亮點之一。

農(nóng)民日報·中國農(nóng)網(wǎng)記者　姚媛