湖南省綠色儲糧技術應用現狀與發展前景

唐剛 吳樹會 王東 張曉燕 鄧樹華

摘要：隨著中國糧食的連年豐收及經濟社會的快速發展，人們越來越關注糧食質量和營養安全，這就要求儲糧企業更多地采用綠色儲糧技術。湖南是中國稻谷生產和儲備大省，但因地處中溫高濕生態儲糧區，夏季高溫時間長，夏、秋兩季和春末、冬初氣溫高，適合儲糧害蟲生長。低溫儲糧、氣調儲糧和生物防治是目前湖南省綠色儲糧技術應用的主要措施，文章分析了3種綠色儲糧技術的優點和缺點，并根據湖南省所處的生態儲糧區的特點，指出低溫儲糧是未來湖南省綠色儲糧技術發展的主要方向。

關鍵詞：綠色儲糧；低溫儲糧；氣調儲糧；生物防治

中圖分類號：S379.2 文獻標志碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20230618

Application status and development prospect of green grain storage in Hunan Province

Tang Gang1， Wu Shuhui2， Wang Dong2， Zhang Xiaoyan1， Deng Shuhua 1，2

（ 1. Hunan Provincial Cereal and Oil Quality Monitoring Station / National Engineering and Technique Research Center for Paddy Postpartum， Changsha， Hunan 410201； 2. Hunan Food and Strategic research and Design Institute， Changsha， Hunan 410201 ）

Abstract： With the successive bumper harvests and the rapid economic and social development in China， people are increasingly concerned about food quality and nutritional safety， which require grain storage enterprises to adopt more green grain storage technology. Hunan is a major province in rice production and storage in China. However， due to its location in an ecological grain storage area with medium temperature and high humidity， it has a long time of high temperature in summer， and high temperatures in summer and autumn， as well as in late spring and early winter， making it suitable for the growth of stored grain pests. Low temperature grain storage， controlled atmosphere grain storage， and biological control are the main measures for the application of green grain storage technology in Hunan Province. The article analyzed the advantages and disadvantages of three green grain storage technologies， and points out that low temperature grain storage was the main direction for the development of green grain storage technology in Hunan Province in the future based on the characteristics of the ecological grain storage area in which Hunan Province was located.

Key words： green grain storage， low temperature grain storage， controlled atmosphere grain storage， biological control

我國以7%的土地養育著世界上21%的人口，糧食數量安全一直是關系著國計民生的頭等大事。糧食在儲藏過程中不可避免的會受到有害生物、溫度、濕度等因素的影響，加速糧食陳化，減少儲糧數量，危害糧食數量和質量安全。運用經濟、安全、有效的科學儲糧技術，是減少不利因素對糧食數量和質量安全影響的重要手段。20世紀我國儲糧技術更多的是關注糧食數量安全，長期、持續、反復使用化學藥劑熏蒸殺蟲。近十幾年來，隨著我國糧食生產“十八連豐”以及經濟社會的快速發展，我國老百姓的消費正由“吃得飽”向“吃得好”“吃得營養健康”加快轉變，這就要求儲糧技術向綠色儲糧方向發展。

湖南是我國稻谷生產、大米加工大省，也是我國稻谷儲備大省，自古就有湖廣熟，天下足的美譽。根據GB/T 29890—2013《糧油儲藏技術規范》，湖南省屬于第五生態儲糧區。第五生態儲糧區又稱中溫高濕生態儲糧區，其特點是夏季高溫時間長，夏、秋兩季和春末、冬初氣溫高，均適合儲糧害蟲生長，尤其是夏季高溫季節時間長，加速糧食品質劣變，適合使用綠色儲糧技術。本文就湖南省稻谷綠色儲糧技術應用現狀進行綜述，并展望其發展前景，以期為湖南省綠色儲糧技術發展提供支持。

1 綠色儲糧技術

綠色儲糧技術，又稱綠色生態低碳儲糧技術，是以糧堆生態學理論為依據，研究糧食與生態因子之間的關系，通過綠色生態低碳的技術手段，有效地利用和控制對儲糧品種有利的生態條件，使糧食儲藏達到安全、無污染、優質、營養、低能耗、低排放的目的[1]。國內外研究使用較多的綠色儲糧技術有低溫儲糧、氣調儲糧、生物防治和在高新技術支持下的節能減排技術。

2 湖南省綠色儲糧技術應用現狀

2.1 低溫儲糧技術

低溫儲糧技術是指在儲糧過程中，利用自然冷卻或人工制冷使倉內的糧食處于較低的溫度環境，預防和消除糧食儲藏過程中自然發熱現象，降低糧食呼吸強度，防止或減緩有害生物的侵襲及糧食品質劣變的技術。經過長期的實踐和研究，認為15 ℃是糧食低溫儲藏的理想溫度，可以有效地限制糧堆中生物體的生命活動，延緩糧食品質劣變。低溫儲糧雖然具有顯著的優越性，但存在投資較大、運行費用相對較高、運行時若倉房圍護結構中防潮層不完善或氣流組織不合理，很易造成糧食水分轉移，甚至結露的缺點[2]124。低溫儲糧的實現方式有多種，主要包括自然冷源、機械制冷和兩者相結合的綜合低溫儲糧技術，受限于機械制冷高能耗高排放的缺點和自然冷源夏季不足，綜合低溫儲糧技術是研究應用最多的低溫儲糧技術。

2.1.1 自然低溫

自然低溫儲藏是指充分利用自然界長期存在的低溫資源進行糧食儲藏，主要表現形式有地上自然低溫和地下自然低溫。

（1） 地上自然低溫：地上自然低溫主要限定于我國第一、第二生態儲糧區，該地區長年處于較低溫度狀態，夏季時間短且最高溫度不超過25 ℃，湖南省位于我國第五生態儲糧區，不具備利用地上自然低溫的先天條件。

（2） 地下自然低溫：地下自然低溫主要是利用地下恒定的低溫狀態進行糧食儲藏，其主要表現形式為地下糧倉。地下糧倉在我國具有悠久的歷史。王禎《農書》記載，“夫穴地為窖，小可數斗，大至數百斗，先令柴束，燒投其封堵焦燥，然后周以糠，隱粟于內?！盵2]20320世紀80年代以來，我國地下糧倉的設計、建筑技術及機械化配套均有了很大發展，大部分省、自治區的山區丘陵地帶都興建了一批地下糧倉。地下糧倉根據倉房形狀，可分為平式倉、立筒倉、喇叭倉、雙曲拱倉等，根據倉體周圍地質結構、倉體形狀和倉體所處位置不同可分為地下土洞倉、石洞倉、半地倉。鄧樹華等[3]報道中央儲備糧張家界直屬庫慈利分庫石洞倉常年溫度維持在（16±1） ℃，濕度維持在（65±5）%，儲糧成本低，儲糧效果好。

2.1.2 機械制冷

低溫儲糧機械制冷屬于工業領域的普通制冷范圍，主要采用蒸氣壓縮式制冷的液體汽化制冷法，其主要表現形式為谷物冷卻機。谷物冷卻機低溫儲糧技術是通過與倉內儲糧系統對接，將谷物冷卻機的送風口接在倉墻上通風機接口處，直接向倉內糧堆通入冷卻后的控溫空氣，使倉內糧食溫度降到低溫狀態，并能一定程度地控制倉內糧食水分，從而達到安全儲糧的一種糧食儲藏技術。谷物冷卻機低溫儲糧一般不受自然氣候條件限制，凡具備機械通風系統的倉房均可應用。

湖南省低溫儲糧技術主要是通過谷物冷卻機機械制冷實現的。劉萼華等[4]報道了淺圓倉應用谷物冷卻機低溫儲糧效果，糧溫基本降到了15 ℃左右，達到了低溫儲糧的要求，明顯減少了糧層溫差，糧層溫差縮小到≤1℃/m，較好地保持和平衡了儲糧水分，延緩了糧食劣變速度。蔣春貴等[5]報道了在高大平房倉中利用谷物冷卻機準低溫安全儲藏晚秈稻谷，確保了1年儲藏周期。陳昌勇等[6]利用谷物冷卻機低溫儲糧技術與橫向通風相結合，探討高大平房倉中安全儲藏晚秈稻的效果，試驗結果表明，該法降溫和保水效果好，糧溫均勻且能耗低，單位能耗僅為0.185 kW·h/（t·℃）。

谷物冷卻機低溫儲糧技術應用的缺點是能耗高。胡杰祥[7]發現淺圓倉采用谷物冷卻機低溫儲糧單位能耗達0.58～0.63 kW·h/（t·℃）。蔣春貴等[5]發現一個冷卻區最高糧溫降至25 ℃左右需要24 h，單位能耗為0.32 kW·h/（t·℃）。高能耗限制了利用谷物冷卻機降溫作為低溫儲糧技術的大規模應用，大多將谷物冷卻機作為局部發熱處理的應急手段。

2.1.3 綜合低溫儲糧技術

綜合低溫儲糧技術是以機械制冷為主要手段，充分利用自然冷源和保溫隔熱技術，最大限度地降低機械制冷的能耗，進而實現低溫儲糧的技術。目前，應該最多的是內環流+機械制冷低溫儲糧和淺層地能低溫儲糧技術。

（1） 內環流+機械制冷低溫儲糧技術：內環流+機械制冷低溫儲糧技術主要應用于冷心資源比較豐富的第三、第四和第五生態儲糧區，其中，機械制冷可以是空調（含風管機），也可以是谷物冷卻機。楊蘭斌等[8]報道中央儲備糧益陽直屬庫開展了夏季內環流均溫、墻體熱皮控溫與儲糧專用風管機補冷三者結合的綜合控溫應用試驗，結果表明，3項技術綜合使用，能將隔熱改造后的高大平房倉的表層糧溫控制在22 ℃以下，并能有效控制靠墻熱皮部位的稻谷平均溫度在22 ℃以下，內環流系統和PVC管網系統均衡糧溫效果顯著。如果將儲糧專用風管機補冷更換為谷物冷卻機，在倉氣氣密性改造和保溫隔熱改造的保障下，應該能夠經濟、有效、節能地實現低溫儲糧。

（2） 淺層地能低溫儲糧技術：淺層地能是指地球淺層數百米內的土壤砂石和地下水中所蘊藏的低溫熱能，是一種可再生能源，溫度較為恒定。近年來，利用淺層地能作為建筑、倉儲行業的能源成為研究的熱點。淺層地能低溫儲糧技術原理是利用地下豐富的恒定的冷源將高溫空氣變成冷空氣再送入糧倉，較空調、谷物冷卻機等設備直接將環境中的高溫空氣變成冷空氣所消耗的能耗低得多。江蘇、四川、重慶和湖南等地糧庫分別開展了利用淺層地能低溫儲藏稻谷的實倉應用研究[9]。周福生等[10]報道中央儲備糧常德直屬庫在5—9月份，將15 ℃的地下水通過水溫調節器引進糧倉，進行循環降溫，使倉內溫度下降9～10 ℃，糧溫下降7～10 ℃，主要害蟲繁殖速度大大下降，糧食品質品嘗評分值僅僅下降0.88，實現了綠色儲糧。吳樹會等[9]報道株洲湘淥米業有限公司在湖南率先應用淺層地能儲糧技術，實現了準低溫保管秈稻，經濟效益、社會效益和生態效益顯著。

2.2 氣調儲糧

氣調儲糧，又稱氣調防治，于20世紀20年代初由美國人基德和韋斯提出，是一項成熟的防蟲殺蟲技術，已被廣泛應用于糧食和成品糧儲藏領域[11]。氣調防蟲殺蟲的原理是人為改變害蟲生存環境中的氣體關鍵成分的濃度至蟲卵不能孵化。氣調的形式包括充氮氣、充CO2氣體和抽真空。因制氮技術成熟、價格相對低廉，氮氣氣調成為原糧氣調的主要形式。氮氣氣調儲藏經歷了分子篩富氮向變壓吸附制氮、膜分離制氮的發展歷程。目前，糧食儲藏領域氮氣氣調制氮工藝主要是變壓吸附和膜分離兩種。

2.2.1 分子篩制氮氣調

蔣中柱等[12]于1976年報道湖南省湘潭地區糧食局制造了一臺“小型分子篩制氮機”，并在湘潭市糧食局第一倉庫開展了25 t糧堆的生產性試驗，效果良好，是湖南省首次報道分子篩制氮氣調儲糧。分子篩是一種人工合成的泡沸石，是一種高效能、高選擇性的吸附劑，其制氮原理是分子篩優先吸附氮氣，并使氮氣黏滯地吸附于分子篩空穴的內表面，而氧氣只能片刻地被吸附，它在空穴的內表面能自由地離開，從而使氧氣和氮氣分離。受分子篩制氮效率和制氮成本的影響，分子篩制氮氣調儲儲糧技術在糧食儲藏行業并沒有得到大規模推廣。

2.2.2 變壓吸附制氮氣調

變壓吸附是指在一定的壓力下，由于空氣動力學效應，氧和氮在碳分子篩表面上的擴散速率不同，氧的擴散速率遠大于氮。在吸附未達到平衡時，氧被碳分子篩大量吸附，氮在氣相中得到濃縮富集，形成產品氮氣[13]。黃熠林等[14]報道中央儲備糧株洲直屬庫采用變壓吸附氮氣氣調儲糧，指出氣調儲糧成功的關鍵是倉房的氣密性，氣密性越好，氮氣濃度保持時間會越長，殺蟲保鮮效果越好，運行成本越低。

2.2.3 膜分離制氮氣調

膜分離制氮技術出現于20世紀70年代末，其原理是基于各氣體組分在高分子膜上的溶解擴散速率不同，當兩種或兩種以上的氣體混合物通過高分子膜時，會出現不同氣體在膜中相對滲透率不同的現象，從而在膜兩側壓差的作用下實現“快氣”和“慢氣”的分離，其中，氧氣、二氧化碳等屬于“快氣”，氮氣、一氧化碳等屬于慢氣[13]。陳渠玲等[15]報道湖南糧食集團通過使用移動式膜分離制氮機對安裝橫向通風系統的高大平房倉進行氮氣氣調殺蟲試驗，結果表明，當氮氣濃度達到98%左右且維持58 d，可以徹底殺死儲糧害蟲。

2.3 生物防治

生物防治是指利用生物有機體或其天然產物來控制害蟲。生物防治的實質是人為地增強了某一種或幾種對害蟲密度的制約因素，從而達到控制害蟲的目的，害蟲種群的自然調節和平衡是生物防治的生態學基礎。生物防治類型包括直接利用捕食性和寄生性天敵防治、利用病原體防治、利用信息素和生長調節劑防治、植物源殺蟲劑等。其中，利用病原體防治和植物源殺蟲劑在湖南省得到研究與實倉示范。生物防治具有安全、有效、不污染環境、害蟲不易產生抗生等優勢。同時，生物防治也有其使用上的不足，主要有使用成本相對較高，殺蟲譜不廣，造成生物防治在糧食儲藏領域應用受限，難以得到大規模推廣。

2.3.1 利用病原體防治

昆蟲病原體是指可以導致昆蟲生理異常的致病微生物，也稱病原微生物。自1835年Basside Lodi在死蠶身上發現一種寄生真菌之后，人們陸續發現了各種病原微生物引起的昆蟲疾病，并用從病變的昆蟲體內分離、培養病原體，用于有害昆蟲防治[16]。目前，研究應用于糧食儲藏領域的藥劑主要有蘇金云桿菌、多殺菌素類、白僵菌、綠僵菌等，在湖南省應用較多的是多殺菌素類生物殺蟲劑。多殺菌素類生物殺蟲劑包括多殺菌素和乙基多殺菌素。

多類菌素和乙基多殺菌是農、林行業成熟的生物殺蟲劑。多殺菌素是由微生物發酵產生的安全、高效、環保的生物殺蟲劑。國家糧食和物資儲備局科學研究院研究團隊在國內率先開發了多殺菌素儲糧生物殺蟲劑的生產和應用技術，在湖北、江蘇、湖南、廣東、安徽、江西等地儲備糧庫開展了實倉應用試驗（表層拌藥和全倉施藥），結果顯示，通過控制藥劑的有效使用劑量（1～3 mg/kg），可在2～3年實現對糧堆主要儲糧害蟲的有效防控，防治效果顯著，且對糧食品質基本無影響[17]。乙基多殺菌素是一種由放線菌刺糖多孢菌發酵產生的生物殺蟲劑，段德海等[18]指出，1.0 mg/kg乙基多殺菌素在南方高溫季能控制糧堆處于基本無蟲狀態，對書虱的蟲口減退率為71.7%。

2.3.2 植物源殺蟲劑

植物源殺蟲劑主要通過生物有機體的全部或一部分，以及它們的提取物提取出對害蟲具有胃毒、觸殺以及熏蒸作用的物質進行害蟲防治的一種生物藥劑。黃福輝等[19]報道，采用ɑ-蒎烯處理10 t糧食，一次藥劑費為3元，可保持一年無蟲。ɑ-蒎烯是芳香油的一個單體，從含有ɑ-蒎烯的芳香油中經過分餾而得。劉萼華等[20]指出辣椒粉、胡椒粉、花椒粉和五香粉4種混合物對儲糧害蟲具有很好的防護效果，防護作用大于熏蒸作用。

3 發展前景

氣調儲糧和生物防治主要是解決儲糧害蟲，仍需配合控溫儲糧技術。低溫儲糧技術是世界公認的最為綠色的儲糧技術，屬于一攬子解決害蟲防治、溫濕度控制的系統技術。受限于倉房落后、低溫儲糧技術應用成本高和技術本身存在著溫濕度均衡死角的問題，低溫儲糧技術在我國尤其是南方高溫高濕地區推廣緩慢。為了保障好糧食質量和營養安全，氣調儲糧技術在我國得到大規模推廣，除自然低溫儲糧技術外，氣調儲糧技術是目前我國應用最多的綠色儲糧技術。

根據湖南省“十四五”糧食和物資儲備及應急體系建設規劃，湖南省低溫儲備庫建設滯后，國有低溫儲備倉容共19.9萬t，不足全省國有完好倉容總量的1.5%，難以滿足糧食安全儲藏與綠色儲糧的需求。未來，湖南省低溫儲備庫建設將得到高度重視和長遠發展。隨著新建倉房氣密性的提高，糧食質量和營養安全重要性的凸顯，以及低溫儲糧技術的升級和費用成本的進一步降低，采用低溫儲糧技術應當是未來湖南省綠色儲糧發展的主要方向。

參 考 文 獻

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