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特稿丨虫口夺粮，为了机匣不再“卡脖子”

时间：2023-03-30 08:55 来源： 编辑：admin

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特稿丨虫口夺粮原创 科技日报 科技日报 中国管理科学杂志社 2023-03-28 09:44 发表于北京◎ 科技日报记者 杨仑时近清明，吉林省公主岭市农事渐忙。恒温2℃的实验室保鲜库内，一排排柞蚕蛹整...

特稿丨虫口夺粮

 科技日报 科技日报 中国管理科学杂志社 2023-03-28 09:44 发表于北京
◎ 科技日报记者 杨仑

时近清明，吉林省公主岭市农事渐忙。恒温2℃的实验室保鲜库内，一排排柞蚕蛹整齐堆叠，静静等待赤眼蜂着床；另一边，技术员正在检查白僵菌的状况。不久后，沉睡一冬的黑土地即将迎来春耕季，一蜂一菌也将再次联手，迎战“死对头”——诨号“玉米钻心虫”的玉米螟。

这是一场跨越世纪的大战。60年来，吉林省农科院植物保护研究所（以下简称植保所）利用肉眼几乎看不见的“隐秘战士”，从害虫口中挽回数以亿计的粮食，为黑土粮仓筑起一道防御害虫的“安全防护网”。

斗虫60年

“玉米螟虫害前期症状不明显，一旦发觉便已成灾。被虫啃过的叶片上会留下排列整齐的小孔，甚至导致籽粒霉烂、变黑，产量和质量都大幅下降，最高损失产量达30%。”植保所所长高月波告诉科技日报记者。

早在新中国成立之时，科研人员与玉米螟的“对决”就已展开。

“早期，前辈们主要使用化学农药消杀办法。”吉农绿色农业高新科技发展有限公司总经理毛刚说，这有两个坏处：一是农药残留致使农产品质量下降，耕地受损；二是害虫抗药性倍增，迫使来年加大投药量，形成恶性循环。

为了寻找更趁手的防治武器，科研人员把搜寻的目光投向大自然。

从20世纪60年代起，吉林省农科院的王承纶、徐庆丰等第一代植保科学家陆续开始利用赤眼蜂、白僵菌防治玉米螟。彼时，两人被同事们戏称为“蜂王”“菌王”。

成年赤眼蜂体长不足一毫米，看似一个小黑点，但在显微镜下，赤眼蜂身形“苗条”，通红通红的眼睛格外引人注目。

高月波介绍：“别小看这‘小黑点’！赤眼蜂能把卵寄生在玉米螟的卵中，其幼虫就以卵黄为食，导致玉米螟死亡。”

白僵菌更厉害。害虫被它感染后，虫体被菌丝穿透，成为真菌的培养基。随后，害虫浑身渐渐变得僵硬，通体白色，活脱脱像一具僵尸——白僵菌也由此得名。

两种天敌的加入，让人们拥有了应对害虫的利器。如今，赤眼蜂和白僵菌在全国范围内仍然是生物防治玉米螟、大豆食心虫、水稻二化螟等多种害虫的“主力军”。

1+1＞2

与害虫“鏖战”几十年，赤眼蜂主攻虫卵，白僵菌则在害虫间相互传染，两者都为丰收立下汗马功劳。

不过，如今的“战场”态势发生了变化。传统防治方法需要大量人力，现在农村劳动力成本不断攀升，经济账算不通；再者，过去是向村中的秸秆垛喷洒白僵菌制剂，眼下大面积推广秸秆覆盖还田以保护黑土地，防治“战场”从村口转向了地头。

“我们要找到更绿色、更高效的防治手段。”植保所副所长、80后科学家张正坤和同事们接过重担，“既然赤眼蜂和白僵菌都是‘王牌部队’，能否让它俩携手作战，取得1+1＞2的效果？”

在2017年，这一想法无疑是大胆的。

彼时，国际上仅有几个国家利用蜜蜂携带白僵菌进行温室防治，并未对其机理进行深入研究，更谈不上大规模应用。

摆在张正坤眼前的难题一个接一个。首先要证明的，就是白僵菌对赤眼蜂的发育和寄生没有影响。张正坤和同事收集了来自俄罗斯、法国、哈萨克斯坦和国内12个省市的取自不同寄主的白僵菌的全基因组序列，在明确了白僵菌致病机理的前提下，筛选和创制了高毒力菌株，并且证明白僵菌对赤眼蜂生长发育没有不利影响。

摸透了理论，“载菌赤眼蜂”的体系雏形已经出现在科研人员眼前。

接下来就是关键的一步：让赤眼蜂和白僵菌完成“合体”。“我们用一种特殊装置，在助剂的帮助下，像‘摇元宵’一样，让白僵菌孢子均匀、适当地覆盖在柞蚕卵上。”张正坤比划着说。一头赤眼蜂可携带超过3.6万个白僵菌孢子，在显微镜下，赤眼蜂下腹部和腿部白茫茫一片。张正坤介绍，这样一来，被寄生的绝大多数害虫死于卵中，侥幸孵化成功的幼虫，则会因为食用遍布白僵菌孢子的卵壳而丧命。

促进农民增收超10亿元

联合作战的赤眼蜂和白僵菌犹如生物导弹般精准，对害虫取得了压倒性的胜利。

经生产中实际测算，该技术需要的白僵菌孢子粉从每公顷500克下降至0.7克左右；防治效果较单一使用赤眼蜂提高10%—15%；投放过程从人工转变为无人机，节约了劳动力，降低了防治成本。

新武器不但实现了虫口夺粮这一目标，还帮助企业提升了玉米品质、降低了生产成本。采用该技术体系的公主岭市朝阳坡镇德乐农业合作社推出了一款鲜食玉米，尽管单穗售价卖到14.9元，依然进入了京东电商平台的鲜食玉米排行榜。

“我们的有机玉米还走进了像北京新发地这样的大型市场，对自己种出来的产品，我们很有信心！”合作社种植部经理夏明亮说。

“数据表明，‘载菌赤眼蜂’推广以来，田间防治效果达到80%以上，目前累计推广1000余万亩，促进农民增收超10亿元。”吉林省农科院副院长李启云说，载菌天敌技术不仅可以用于鳞翅目害虫的防治，更可以根据实际需要，筛选不同种类的生防菌和天敌，用于茶叶、烟草、果蔬和中药材等高经济价值作物虫害的绿色防治。

2023年中央一号文件指出，要全方位夯实粮食安全根基、推进农业绿色发展。

“现在，该体系已在吉林和内蒙古大面积推广，还有南方企业找到我们，寻求荔枝害虫防治的技术支持。”张正坤说，“下一步，我们将继续挖掘天敌资源，扩大防治靶标，为保障粮食安全、提升经济作物品质作出更大贡献！”



特稿丨为了机匣不再“卡脖子”

 科技日报 科技日报 中国管理科学杂志社 2023-03-30 08:03 发表于北京
◎ 科技日报记者 付毅飞

3月19日，由武汉重型机床集团有限公司（以下简称武重集团）牵头研制的“大型复杂薄壁回转构件的高精铣车复合柔性加工技术及装备”项目，顺利通过中国机械工程学会组织的科技成果鉴定，获得充分肯定。

该技术研发之初瞄准的目标，是希望改变这样一个局面——近年来我国船舶工业快速发展，但作为船舶“心脏”的燃气轮机，其核心关键零件机匣的研制加工却长期受制于人。

2016年，武重集团组建起一支年轻团队，针对这一“卡脖子”技术发起了攻关。

“国家需要，我们就干”

机匣类零件作为燃气轮机的支撑和关键受力零件，需要在高温、高压下工作，是影响燃气轮机抗冲击和抗振动性能的关键因子。

武重集团副总经理、装备技术研究院院长陈昳表示，燃气轮机机匣多为大直径薄壁件，最薄处只有1.5至3毫米，切削时极易变形，是燃气轮机上最难制造的零件之一。

长期以来，我国大量机匣类零件只能采用数控立式车床和加工中心等设备分工序组合的方式加工，不但精度和工艺稳定性难以保证，而且成本高、效率低。

陈昳介绍说，机匣加工需要多道工序，包括车、铣、钻、镗等。使用多种机床加工，每完成一道工序都要把机匣取下来，装夹到下一台机床上。薄壁零件一拆、一挪就变形了，重新装夹费时费力，稍有不慎就会影响加工精度，导致出现废品。

要解决上述难题，就要研制出仅需一次装夹就能实现全部工序复合化、高精度加工的机床，而且技术必须完全自主可控。

“国家需要，我们就干！”武重集团党委书记、董事长洪彰勇表示。

2016年年初，武重集团争取到试制燃气轮机机匣加工设备样机的机会。集团制定了总体技术方案，确立了车铣复合工作台、高刚性高转速车铣复合刀架、高精度工作台交换系统等多项关键技术科研先导项目。

自力更生从“0”到“1”

随着该项目科技攻关“路线图”逐步显现，一群年轻人，带着一股子冲劲，扛起了这一重担。

要实现该项目所要求的一次装夹完成全部工序的复合、柔性加工机床，首先要实现五轴联动加工，这也是目前国际数控机床的最高水平。

传统立式车铣机床多为三轴，指代表刀架水平移动的X轴、滑枕上下移动的Z轴、工作台上回转的C轴，共三个进给伺服轴。本项目的五轴则是在这三个进给轴基础上，增加了工作台前后移动的Y轴和位于滑枕末端摆角铣头的B轴。五轴联动，可以车削圆柱、圆锥、各种旋转曲面体，以及平面、沟槽、螺纹；搭配铣头等附件，还可以铣削平面、斜面，钻削垂直、水平或倾斜的孔。

陈昳说，五轴技术一直被国外封锁。我国虽然研发过一些五轴机床产品，但主要为中小型机床。在满足重大装备制造需求的大型、重型车铣类机床领域，特别是具备回转工作台直线进给功能和重型车铣工位自动交换功能的五轴车铣复合加工中心，国内尚无先例。

没有经验、没有图纸、没有专项人才。项目团队查阅了大量资料，唯一的收获是某次国际机床展宣传册上的照片。他们认识到，只能自力更生实现从“0”到“1”的突破。

不满足于精度达标

那段时间，武重集团办公楼和厂房总有几盏灯彻夜长明。项目团队十几个人“5加2”“白加黑”地工作，一次次将技术方案推倒重来，为一环套一环的难题绞尽脑汁。

除了五轴联动、柔性制造功能，他们还为该机床赋予了自我监测、智能诊断、自适应加工能力。例如，加工过程中如果机床刀具磨损，会导致工件受损作废，而该机床可以提前感知刀具磨损情况，自动更换刀具、附件等，甚至对温度变化等因素给加工精度带来的细微影响也能敏锐检测，并实现自动补偿。高智能化使得该机床运行时几乎不需要人工干预。陈昳说，普通重型机床，每台一般需要12人操作，但是该机床，一个人就可以管理4台。

经过近3年艰苦攻关，项目终于推进到样机验收前的最后一步——安装调试阶段。

“主机端跳径跳均达到0.01毫米、找正台端跳径跳均为0.03毫米、交换精度达到0.02毫米。”检测结果让大家兴奋不已。

但他们很快发现，虽然精度达标，但主机和找正台跳动的方向却有细微差别。大家又重新调试起来……

最终交付的样机，定位精度、重复定位精度等指标均优于国际标准。试用后，其性能让原本对国产设备心存疑虑的用户单位喜出望外，一次续订了39台。

2023年以来，武重集团陆续接到批量机床订单，用户来自风电、机械工程箱体加工及齿轮加工等领域。这标志着该项目已实现成功转化，打通了从技术研发、试验试制到成果转化的全链条。

“就在今年3月17日，武重集团获评国务院国资委‘创建世界一流专精特新示范企业’，这是对武重集团主动融入和服务国家发展战略，深入推进科技创新工作的充分认可。”洪彰勇说，“我们将紧紧围绕党的二十大关于科技创新的重大决策部署，一以贯之践行习近平总书记重要指示精神，立足高端装备、短板装备、智能装备发展，强化科技人才培养的顶层设计和战略规划，在战略必争领域打造更多独门绝技！”
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