从农村走向农业大学再走上农业科研岗位，牛自勉深知农业最缺乏什么、农民最盼望什么、农村最需要什么；作为一名农业科研工作者，牛自勉也深知自己肩负的重大责任和神圣使命。33年如一日，他追求科研创新的步伐丝毫没有懈怠过，他将果树技术体系不断完善完备，力求精益求精地呈现给果农和他所钟爱的科研事业。
　　革命型的新技术
　　1999年冬天，牛自勉研究员对临猗县三管镇三管村农民王斌的三亩多果园进行高光效树形改造。在当地农业推广部门抱着试试看的质疑心态下，在农民们的保守观望态度中，甚至伴随着王斌妻子不理解的吵闹声，苹果高光效树形改造拉开了序幕，由此点燃了山西省苹果高光效树形改造的星星之火，也开启了我国苹果生产二次革命的序幕。
　　苹果高光效树形，是指树体光能利用好、光合效率高、果实品质好的树形。
　　目前山西省的苹果面积已经发展到500万亩以上，占全国苹果栽培总面积的16%，是名副其实的苹果生产大省。山西省苹果分布多位于丘陵干旱、半干旱果园，主要采用乔化密植栽培模式，进入盛果期之后随着树体的增大普遍存在树形紊乱树冠郁闭、光合效率下降、果实品质不良、果树经济寿命缩短等生产问题，影响了特色果业产业的健康发展。
　　1993年，针对我国大面积乔化果园树体郁闭的突出问题，由国家外专局、国家科技部牵头，我国开始引进日本开心树形管理技术，并在北京昌平建立了第一个苹果开心树形试验果园——中日友好示范果园。牛自勉研究员作为中方合作单位的派驻专家，与中日专家一道在该示范果园系统进行了苹果开心树形的结构简化和快速成形试验，将日本苹果开心树形的精髓水平叶幕整形技术引入了我国，并形成了苹果小冠开心树形的研究成果。
　　1999年，鉴于山西省果园郁闭的突出问题，省农科院成立了苹果新树形项目协作组，由时任果树研究所副所长的牛自勉研究员担任项目主持人，开始在省内实施黄土高原地区苹果高光效树形改造系统研究工作。项目实施得到了国家科技部地方重大项目和山西省科技厅农业重点攻关项目的支持，并由运城市科技局组织当地科技部门配合，实施跨地区、跨部门的技术攻关与技术推广协同作战的战略，在苹果重点产区临猗县、万荣县、平陆县、芮城县和运城市盐湖区进行苹果高光效树形试验示范，5个县区首批建立了16个苹果高光效树形试验示范果园。
　　王斌家的果园通过首批树形改造试验，收到了立竿见影的效果，第二年果园的亩均收入由原来的3500元左右变为上万元。2003年，省科技厅组织专家鉴定后认为，此项科研成果达到国际先进水平，有关专家评价“这是我国苹果生产的二次革命”。
　　造福三晋大地百万果农
　　苹果高光效树形改造技术试验成功后，通过果农的口口相传，前来参观取经的果农络绎不绝，周边县区的很多果农也来一看究竟。在临猗县三管镇的示范果园里，最初每年接待参观的果农超过一万余人，临猗县政府多次在三管镇召开树形改造现场观摩会。为了在全省范围最大力度推广苹果高光效树形改造技术，使更多果农得到实惠，二十多年来，牛自勉研究员带领项目组先后深入全省各地推广技术，手把手指教农民树形改造技术，在三晋大地上留下了省农科院服务三农的佳话。
　　“牛博士，你的树形改造给我父亲的果园带来了二次青春，也给我父亲带来了二次青春。作为儿女，我们希望他健康长寿，能安度晚年，但他把果园当成命根子，把果树管理当成终身不放弃的事业，是你的技术让他在果树管理上增强了信心和干劲，收获了经验，这种效果即使是儿女把他们接到城里生活也不能比的……”这是万荣县裴庄乡西卫村卫增才的儿子卫晋生给牛自勉研究员的一封来信。卫增才老人今年已经70多岁，是个有40多年党龄的老党员，也是个果树迷。2004年省农科院到万荣县搞苹果高光效树形试验，他冒着家人反对、村民嘲讽的压力，带头把家里的5亩成龄果园交出来做试验。为了能够尽快学习掌握高光效果园改造技术，他与省农科院技术人员结成了朋友，在家里为技术人员布置了宿舍，与技术人员同吃同住同劳动，每年冬春冒着严寒爬到5米多高的树上整形修剪，夏天顶着酷热到果园拉枝、疏果、套袋，严格实施每一项技术。几年下来该果园不仅树形整齐漂亮了，果个变大了，而且果实着色和口感都有了明显提高，每公斤果实平均卖到6元左右，亩产值接近2万元，比周围没有进行树形改造的果园产值提高了一倍以上。老人因此精神焕发，逢人就夸牛自勉研究员的技术高超。在他的示范带动下，目前西卫村已经有100多个农户、600多亩果园加入了树形改造行列。
　　为了让技术能够以最快的速度落地生根并开花结果，牛自勉研究员也将培养重点放在乡土专家、果业大户、专业合作社等这些能够起到带头和示范效应的“二传手”身上。
　　临猗县吴忠定苹果种植专业合作社成立于2009年，是为配合苹果高光效树形改造而成立的。该合作社现有果园面积6100亩。社长吴忠定就是一个“二传手”乡土专家。吴忠定的苹果园树龄大、产量高，是临猗县数一数二的好果园，但随着树龄的增大，近年来颇受果园郁闭的困扰。为此，他出国考察学习、参观省内外果园，发现牛自勉研究员的中高干开心树形改造技术最适合他的果园，于是他义无反顾地带头实施了苹果高光效树形改造技术。项目实施初期，他配合省农科院做试验、搞示范，忍着心痛锯掉一个个郁闭的大枝，挖除一株株过密的大树，总担心影响果园收成。到了当年秋天果园产量不但没减，果个反而大了，果面着色好了，果实品质的改变远远超过了他的预想，果园亩产值由改造前的5300元增加到1万元。从此他满怀信心地投入了苹果高光效树形改造工作中，果园效益连年提高，2014年更是达到创纪录的每亩3万元。在他的示范带动下，该合作社的6100亩果园全部进行了高光效树形改造，2014年平均亩产达2610公斤，每公斤果实8元以上，亩产值超过2万元，果品出口到澳大利亚、英国等国家。 　　在牛自勉研究员的记忆中，这样的例子不胜枚举，也非常让他感动：在曲沃县曲村镇下陈村，果农韩斌一直保存着好几年前为他拍的照片；在万荣县裴庄乡西卫村，预计500多人的培训课来了2800多人；在隰县培训，前来听课果农的摩托车排队一公里多；太原市小返乡通过人代会议案请他到村里规划改造果园……15年来，牛自勉研究员的足迹遍布全省7市33个县区，累计培训技术二传手3000余人，培训果农10万余人，目前该技术推广面积超过100万亩，每年果园增收15亿元以上，为农村经济发展与农民致富做出了重大贡献。
　　将技术体系完善完美
　　牛自勉研究员认为，在苹果产业发展过程中，一方面需要研究示范新植果园早产丰产技术，另一方面需要推广现有的果园高光效树形改造技术，通过成龄苹果园的树形改造，改善光照、稳定产量、提高品质、增加效益，使果园的经济寿命由20-25年增加到50年，实现 “减枝不减产、减树不减收、优质增效益、结果五十年”的经济目标。
　　在树形改造推广应用实践中，牛自勉研究员将这套技术体系按照“因地制宜、因树造形”的指导思想，根据山西省苹果产区不同产地、不同树龄、不同密度的实际情况，创新出不同类型果园条件的完美技术模式。
　　苹果高光效树形推广初期，牛自勉研究员带领项目组通过调查发现，项目区果园为国内高度郁闭果园。为此，他提出了以降低枝量为核心，以减少主枝为突破点的树形改造技术方案，通过实施“上部落头、基部提干、中部选留主枝”的树形改造技术，在三晋大地上第一次出现了叶幕简洁、果实漂亮的高光效树形。
　　牛自勉研究员在临猗县北辛镇调研时发现，有些果农把开心树形简单理解为一次性提干与快速落头，因此一次性去枝量过大，改形后不但没有结好果，反而刺激了冒条。针对运城地区果园密、树龄小、生长量大的生产特点，他和项目组及时调整试验方案，延长改形周期，提出了循序渐进的思路，即在大面积果园改造时，骨干枝整形与结果枝修剪分年实施，改造时先改树形，后做修剪，然后同步建立长轴结果枝组体系。通过上述技术措施，不但避免了冒条，还将幼树有限的养分积累逐步转移到了结果上。因此，树形改造后，试验果园产量稳步增加，品质显著提高，一级果达到90%以上。
　　由于苹果生产周期长，新树形改造和培养的周期通常需要5-10年，一方面需要进行以提干落头为核心的技术改造，同时还需要进一步优化树形，通过合理规划树形结构，建造合理的高光效树形和果园动态密度，建立能够长期结果的树形模式，实现苹果产业的可持续发展。因此，牛自勉研究员带领他的科研团队又开始了苹果高光效树形第二期整形修剪改造技术。二期技术重点是“高提干、再落头、减主枝、培养长轴结果枝”，以及“培养永久株，控制临时株；先密后稀，动态间伐”的果园改造标准化技术。
　　为了提高项目组织管理效率，牛自勉研究员带领项目组采用 “项目技术指导组—修剪专业队—市县业务局—技术二传手—参与农户”六位一体的技术示范推广方法。为了综合提高果实品质，项目组还配套实施苹果标准化授粉、标准化套袋、果园除草及土壤平衡施肥四项技术，达到稳定产量、提高商品果率、增加经济效益的目的。