中国粮食储藏学科的现状与发展展望(2015~2019)*
2021-12-04郭道林王殿轩唐培安张忠杰向长琼
郭道林 周 浩 王殿轩 唐培安 张忠杰 向长琼
(1 中储粮成都储藏研究院有限公司 610091) (2 河南工业大学 450001) (3 南京财经大学 210023) (4 国家粮食和物资储备局科学研究院 100037)
一直以来,确保国家粮食安全是保障我国社会稳定、国泰民安重大战略问题,粮安则天下安。随着社会经济不断发展,人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展成为了新时代我国主要矛盾,老百姓从“吃得饱”向“吃得好”“吃得放心”的现实转变与迫切需求。这些大到国家安全层面、小到每个老百姓的需求的现实问题,都赋予了新时代粮食人新的历史使命,我们必须以“不忘初心 牢记使命”的责任担当,深入贯彻党中央提出的“构建新形势下国家粮食安全战略的理论”“确保国家粮食安全”“把中国人的饭碗牢牢端在自己手中”、守住管好“天下粮仓”等重要决策和要求,必须毫不动摇地坚持习近平总书记关于国家粮食安全的战略思想,深化改革,抓重点、补短板、强弱项,切实做好“藏粮于技”,持续提高粮食安全保障能力,推动粮油储藏学科高质量发展。
粮食储藏是一个多学科交叉融合的学科,研究内容多,涵盖领域广,近年来得到快速发展:一是基础理论研究进一步深入细化和拓展,引入了“场”的概念,摸清了虫螨区系分布,深入研究了储粮害虫分子生物学、行为学,完善了通风、干燥等技术基础理论;二是应用技术得到创新发展,因地制宜开展了低温储粮技术,完善提升了氮气气调技术,持续优化升级信息化建设,全面实施高效环保自动化作业,创新制定“一规定两守则”并全面应用;三是学科培训、技术交流有声有色,学科平台真正发挥实效。五年来,粮油储藏学科各方面都取得了明显的进展和突破,为保障国家粮食安全做出了重要的贡献。
1 近五年最新研究进展
1.1 学科研究水平大幅提高
1.1.1 基础理论研究
1.1.1.1 储粮生态学基础理论得到拓展 在储粮生态系统学基础上,引入了物理学的“场论”,开展粮堆“多场耦合理论”研究,通过“粮堆多物理场+粮堆生物场——粮堆多场及耦合效应”逐步完善该理论研究。
1.1.1.2 储粮害虫防治理论研究进一步深化
①全面摸清了虫螨区系分布。开展了第七次储粮虫螨区系调查研究,完成了我国131个点的调查,共鉴定储粮昆虫246种,储粮螨类5目28科共64种。
②向储粮害虫分子生物学方向迈进。包括:系统研究了储粮害虫磷化氢抗药性分子机理,重点解析了赤拟谷盗CYP345基因家族6条基因在磷化氢抗性形成过程中的作用;研究了储粮害虫对不良环境适应的分子机制;测定分析了重要害虫在线粒体基因组水平上的差异;研究了储粮虫螨分子鉴定技术,形成了操作规程;为害虫的监测工作奠定了快速鉴定技术,为不同地理来源追溯提供了支撑;调研掌握了粮库中天敌生防资源,摸清了主要天敌资源的生物学基础信息,建立了储粮捕食螨生防体系,为生物防控技术的有效应用提供了支持。
③向储粮害虫生态行为学方向发展。包括:在灯光和色彩诱集储粮害虫,尤其是扁谷盗诱集技术方面,筛选了诱集色板、灯光波长;研究了不同水分含量、害虫种类、害虫密度等环境中害虫发生发展与储粮环境中CO2的关系,为通过检测CO2浓度变化来监测虫害发生和早期预警提供了理论依据;系统研究了主要储粮害虫的耐热性及对热逆境的生态适应性,筛选出赤拟谷盗不同虫态经历短期亚致死高温胁迫后与耐热性相关的差异基因,为进一步理解主要储粮害虫热适应性的分子机制以及合理制定热处理杀虫方案提供理论依据;研究了储粮害虫信息素释放的信号途径及其激素的调控作用;研究了粮粒及有害生物呼吸对粮堆温湿度的影响,摸索了粮粒呼吸与粮温变化之间的规律,摸清了5种储粮害虫、2种微生物的呼吸耗氧规律,形成了粮食、害虫和微生物的呼吸速率数学模型。
1.1.1.3 储粮微生物、真菌毒素研究不断深入 系统研究了储粮危害真菌生长规律,建立了粮食水分、温度、时间与真菌初始生长关系曲线,建立了储粮真菌生长预测模型,提出粮食安全储藏时间以及储粮真菌危害进程预测。研究制定了我国粮食行业储粮微生物检测方法行业标准,LS/T 6132-2018《粮油检验储粮真菌的检测孢子计数法》,为开发便携式储粮生物危害检测仪奠定了基础。
粮食中真菌毒素的研究主要集中在毒素毒理、污染分布、粮食生长、收获及储藏各阶段微生物的发展演替和毒素的产生机理以及基于物理、化学和生物手段的各种控制技术等方面。研究了真菌毒素对人体健康的巨大危害,调查分析了我国粮食真菌毒素的污染分布情况,得到了主要真菌毒素的产毒条件并阐明了粮食在各生产环节中真菌的发展演替和真菌毒素的变化规律,提出了一些有效控制粮食真菌毒素的物理、化学和生物方法,为下一步实仓验证奠定了基础。
1.1.1.4 储粮通风基础理论进一步完善 通过对粮堆基础特性研究,阐明了粮堆绝对空隙率、有效孔隙率、单位粮层阻力等各向异性特征,研究建立了粮食颗粒与气流间的湿热传递工程模型,粮堆通风速率、水汽迁移、对流传热、降水速率等湿热调控系列方程;研究了粮食平衡水分与智能化机械通风原理,以及粮食储藏中生物大分子淀粉和蛋白质结构、热特性、热机械特性变化规律等,为横向通风、智能化储粮通风技术开发提供了理论支撑。
1.1.1.5 干燥技术研究得到提升扩展 研究了干燥过程中粮食的机理变化规律,提高了烘干粮食品质;研究了德美亚1号玉米在烘干过程中的褐变机理,优化了其烘干工艺,降低了烘干褐变率(由常规烘干的25%~30%降至4%~6%);对传统燃煤热风炉干燥技术进行改进提升研究,扩展到了对清洁能源,如太阳能、电能、生物质能等能源的有效利用开展相关研究,并结合不同区域的储能、环境和粮食的特征,有针对性的研究不同形式的清洁能源干燥技术。
1.1.1.6 其他基础理论研究不断完善 在农户储粮方面,研究了小麦和玉米等粮食作物的生活力、过氧化氢酶活性等品质指标,揭示了农户储粮过程中粮食品质变化规律、有害生物发生规律,为农户安全储粮提供了理论基础。在氮气气调方面,研究了稻谷、玉米、大豆的氮气气调经济运行模式以及氮气气调工艺参数对粮食品质变化的影响机理。
1.1.2 应用技术
1.1.2.1 惰性粉杀虫技术广泛应用 食品级惰性粉应用技术得到进一步发展,在空仓杀虫、粮堆表面杀虫、局部杀虫、惰性粉防虫线等领域的应用,并不断优化使用方法、施用技术,以提高效率。对PH3抗性极强的扁谷盗类害虫防治效果良好、应用于成品粮仓库害虫治理安全高效、应用于农户储粮害虫防治安全减损,已在全国23个省份130多家粮库和加工企业应用,保护储粮约960万吨。
1.1.2.2 横向通风技术得到创新发展 在横向通风基础上,充分利用两侧檐墙的风道,将谷冷、熏蒸、充氮有机结合起来,不断优化相关技术,逐步发展起来负压分体式谷冷、横向膜下环流熏蒸、横向环流充氮气调等成套技术。其中:横向负压通风技术,为机械化进出仓作业创造条件;负压分体式谷物冷却储粮技术,提升降温效率,降低能耗;横向膜下环流熏蒸系统,提高气密性和均匀性,减少补药剂量。
1.1.2.3 干燥技术及装备研究成果明显 一是开发了空气源热泵干燥装备,以空气为热源,通过热泵子系统产生热能,适用于高水分粮食的干燥,具有无污染、能效高、干燥品质优等特点。二是开发了红外对流联合干燥装备,热源以天然气和燃油为主,针对种粮大农户和农村合作社的优质粮食保质干燥需求进行研发,适用于18%以下粮食水分的均匀性节能保质干燥。三是开发了旋转干燥储藏仓,主要针对大农户的粮食收获、干燥与储藏为一体而开发,通过采用“自动旋转+通风干燥或晾晒干燥”相结合的方法实现了全程不落地收获和储藏。
1.1.2.4 粮情云图分析技术得到实践应用 在粮堆多场耦合理论和储粮生态学研究的基础上,运用数学分析方法、计算机技术、自动控制与检测技术等多种技术与方法,开发了智能粮情云图分析软件系统,初步用于储粮作业,对储粮实践进行“数量监管+质量分析+消除隐患”,既可对储粮数量进行监控,也可对储粮品质进行分析、防控。
1.1.2.5 信息化、智能化建设取得较大进展 研发集成了温度、湿度(水分)、气体、害虫和霉菌等参数于一体的多参数粮情检测装备;在多参数粮情监控系统基础上增加了粮堆湿度、气体成分的在线检测功能和云图分析功能,提升了预警能力和智能储粮水平;开发了粮情检测数据分析系统,集粮情基础数据库、粮情分析模型库、储粮专家知识库于一体,实现粮温分析预警与专业判断;完成了单机版的谷物冷却机及控制软件系统研发,解决了因风道和粮堆阻力的差异导致风机频率相差较大甚至停机的问题;开发了CPGL-80A型智能扒谷输送机,采用多传感器融合、无线传输、人工智能等控制技术,首次实现了自动扒谷输送、环境感知、路径规划、自动行走、自主避障等智能化功能。
1.1.2.6 粉尘治理全面实施 随着国家“蓝天保卫战”计划的实施及国家粮食和物资储备局“优质粮食工程”的建设,中储粮系统积极开展了粉尘治理,针对粮库出入仓粉尘污染问题,实施“治标”和“治本”两步走战略:一是开展了以“治标”为目标的粮库出入仓粉尘控制技术设备改造工艺研发,基于“密闭为主,吸风为辅”的改造原理,研发形成现有仓储设施设备粉尘控制技改工艺路线,已在粮库生产一线示范推广。二是开展了以“治本”为目标的粮库出入仓粉尘控制技术新工艺设备研发。
1.1.2.7 内环流控温储粮技术广泛推广 我国西北地区、东北地区和华北的大部分地区,经冬季通风都能在粮堆内形成足够“冷心”,内环流控温是我国北方地区安全、经济、有效的节能环保的绿色储粮技术。目前,该技术已在我国“三北地区”推广应用仓容超过2000万吨,取得了显著的社会、经济效益。
1.1.2.8 低温绿色储粮技术应用形成示范效应 “十三五”期间我国低温储粮技术应用发展迅速,结合地理位置、气候条件及季节变化的自然低温技术继续推广应用。以空调、谷冷机等设施设备以及浅层地能、太阳能光伏、热管低温等新能源为基础的机械制冷低温储粮技术实践效果显著。行业内已经形成了以低温技术促绿色发展的共识,全国各地正积极探索因地制宜的低温储粮技术手段。四川省率先开展低温储粮技术规模化应用,已建成96个低温库,低温仓容量达280万吨,实现四川政策性粮食储备库全覆盖。
1.1.2.9 氮气绿色储粮技术进一步提升 氮气气调储粮技术已在中储粮南方区域全面实施,技术应用成熟,地方粮库也在逐渐开展应用,累计建成气调仓容1500万吨以上。近五年再次优化提升,主要有:优化了气调储粮工艺,特别是浅圆仓控温气调储粮充/排气和尾气回收利用等工艺,研发出了可拆卸电缆、浅圆仓壁挂式调节气囊、气密集水装置等相关设备,建立了专有、成熟的技术体系,提高了充气效率,有效整合了资源,降低了建设和运行成本,研究表明25万吨粮食储藏3年,可新增利润1000万元左右;利用横向通风管道,研究了平房仓横向充氮新的充氮方式。
1.1.2.10 储粮新仓型建成试点 研发了新一代适用于我国现代仓储管理及储存要求的“气膜钢筋混凝土圆顶仓”,消化吸收了“气膜钢筋混凝土建筑”的设计及施工核心技术,已在仓体结构优化、配套储粮工艺、直筒型气膜仓完整的系统化模拟设计、施工模拟验算、消防、造价比较、目标定位与建设标准、膜材、施工工艺国产化等方面取得一定成果,拥有多项自主知识产权,具备广泛推广应用基础条件。我国首次研发的储粮新仓型——气膜球形仓在山西太原新城国家粮食储备库建成试点,具有隔热气密良好、建造成本低、建设用地少、机械化程度高等优点。
1.1.2.11 农户储粮技术服务体系逐步健全 我国农户储粮呈现总体规模大、户均储粮小、储藏周期较长的特点,近年来,依托科技项目“粮食丰产科技工程”和国家粮食局“农户科学储粮专项”,取得了丰硕的成果:形成了适合我国不同粮种的8套储粮工艺模式,制定了《农户小型粮仓建设标准》(LS/T 8005-2009)等农户储粮相关标准,研究设计了农户粮仓《标准化通用图集》并由国家粮食局统一发布。针对东北地区储粮生态条件和玉米穗的储藏特性,开发了适合东北地区农户储藏高水分玉米穗储粮仓,可实现水分25%以下的玉米穗直接储藏。在华北平原的小麦产区以及南方地区的稻谷产区,开发了适合安全水分粮食储藏的农户储粮粮仓,并研究配套了农户安全储粮技术模式。上述两类仓型已经在全国26个省推广应用955.9万户。建立了以项目单位为依托、省级粮食科研机构为支撑、基层粮食部门为基础的三级农户储粮技术指导体系,并制定了农户储粮相关建设标准,开发了农户储粮技术信息咨询平台,内容涵盖储粮装具咨询、感官检验、储藏方法、种子储藏、害虫识别、害虫防治、老鼠识别、老鼠防治和教学视频等,实现了农村科学储粮知识的远程普及教育,方便了农民查询科学储粮知识,从源头上奠定了食品安全的基础。
1.1.2.12 “一规定两守则”制度创新与应用 2016年,国家粮食局出台了《粮油储存安全责任暂行规定》和《粮油安全储存守则》《粮库安全生产守则》(简称“一规定两守则”),落实了粮食行政管理者、作业人员等各主体的安全生产责任,对储粮作业各流程提出工作要求和技术指导,为粮食行业不断提高仓储规范化管理水平奠定了坚实基础。
1.2 学科发展取得多项成就
1.2.1 科学研究取得重要成果
1.2.1.1 取得的主要成果。2015~2019年,粮食储藏学科取得了丰硕的成果,出版了一批重要学术著作(出版专著10部,手册7种,编辑论文集4本),发表了近千篇高质量科技论文,申请授权了一批重要专利(获得专利47项),制修订标准47项,完善了粮油储藏技术标准体系。
1.2.1.2 承担的重大科技专项 “十三五”期间,粮油储藏学科承担了一系列重大科技专项,代表性项目有:
①国家粮食和物质储备局科学研究院牵头承担2016年国家重点研发计划专项“现代食品加工及粮食收储运技术与装备”中“粮食收储保质降耗关键技术研究与装备开发”项目。
②国家粮食和物质储备局科学研究院承担了“储粮通风、临界温湿度及水分控制技术研究项目”。
③国家粮食和物质储备局科学研究院承担了2015粮食行业公益性科研专项“粮堆多场耦合模型调控与区域标准化应用研究”。
④国家粮食和物质储备局科学研究院承担了2013粮食行业公益性科研专项“储粮安全防护技术研究”。
⑤中国储备粮管理集团有限公司承担了2016年国家重点研发计划专项“现代食品加工及粮食收储运技术与装备”中“现代粮仓绿色储粮科技示范工程项目”。
⑥中储粮成都储藏研究院有限公司牵头承担了2015粮食行业公益性科研专项“我国储粮虫螨区系调查与虫情监测预报技术研究”项目。
⑦中储粮成都储藏研究院有限公司牵头承担了2013粮食行业公益性科研专项“我规模化农户储粮技术及装备研究”项目。
1.2.1.3 加强了科研基地与平台建设 在国家和相关部门的大力支持下,2015~2019年,粮油储藏学科依托科技力量,多层级地新建了研究平台,加快促进科技成果转化。
①建立了国家级科研基地与平台,如南京财经大学申请获批了“国家优质粮食工程(南京)技术创新中心”;国家粮食和物资储备局科学研究院依托粮食储运国家工程实验室平台,搭建了粮食干燥平台,开展干燥基础理论、技术的深入研究和装备的研发。
②科研院所内部也加强了平台建设,如国家粮食和物资储备局科学研究院建立了储粮虫螨分子生物学研究平台、储粮昆虫行为生态学研究平台、储粮害虫综合治理技术研发平台、北京市昌平储运中试基地,开展储粮基础理论研究和新技术研发。
③各企事业单位也建立了若干工作室,如中国储备管理集团公司在系统内组建了一系列团队工作室。国家粮食局在行业内遴选一批技能拔尖人才,专门建立技能拔尖人才工作室。这些工作室有效发挥了其在技术攻关、技能创新和传技带徒等方面的作用,有利于行业内逐步建立起分级负责的高技能人才培养体系和工作机制,进一步加强了行业高技能人才队伍建设。
1.2.2 学科建设进一步完善
1.2.2.1 学科结构 在学科建设中,本学科结构主要是以粮食储藏基础理论和应用技术相结合,系统研究设计“三位一体”模式的学科结构。主要依托国内四所高校(河南工业大学、南京财经大学、江南大学、武汉轻工大学)负责培养粮食储藏相关专业高校毕业生,促进粮食储藏学科的发展。
在四所高校中设置的粮食储藏特色领域涉及的国家本科专业有“粮食工程”“结构工程”“食品科学与工程”“生物工程”等。在硕士研究生教育和人才培养层面有“农产品加工与贮藏工程”“粮食、油脂及植物蛋白工程”“土木工程”、“计算机科学与技术”“储粮昆虫学”等,以及食品工程专业学位教育与人才培养。在河南工业大学获得博士授权单位和3个相关学科博士点,在南京财经大学还有粮食储藏领域服务国家特殊需求项目的博士人才培养。河南工业大学还拥有粮食储藏科学与技术领域的国家级协同创新人才培养,以及本学科领域相关的博士后流动站。
1.2.2.2 学科教育 在高等学校师资队伍建设上,目前国内拥有四所高校设置有粮食储藏专业,粮食储藏专业师资力量强,教师具有良好的业务素质和较高的学术水平与教学水平,拥有教授、教授级高工、副教授超过百人,教师队伍具有合理的年龄结构和学缘结构,年富力强,充满活力,同时也大力引进了博士等高学历人才充实到教师队伍。专业负责人具有丰富的教学和管理经验,专业教师有工程实践经验,为培养高素质的人才奠定了坚实的基础。
在课程体系设置上,粮食储藏专业特色课程包括粮油储藏学、粮食化学与品质分析、储藏物昆虫学等。在教材上,近年来各大专院校对在“十二五”基础上对一系列教材进行了修订,进一步深化课程改革,推动教材与时俱进。
在教学条件建设方面,每所高校都有自己的实践平台,如河南工业大学扩建了5000 m2的粮食储藏平台专用科技研发实验楼和总容量720 t小麦储藏中试模拟试验仓;南京财经大学建成 20000 m2粮食工程教学与科研实训基地,建设了2350 m2的专用实验室,有中试大圆仓一个(储粮42 t)、大方仓一个(储粮30 t)、小圆仓10个(每个储粮4.4 t)、缓冲仓1个(储粮14 t)。
1.2.2.3 学会建设 中国粮油学会储藏分会经过30多年的发展,已成为连接大专院校、科研单位及粮食仓储企业的重要纽带,体系健全,制度完善、管理服务到位是粮食仓储行业不可缺少的技术交流平台。
1.2.2.4 人才培养
①学校教育。近年来,在学校教育的专业设置上紧跟社会需求、紧跟市场的发展;在学生培养过程中注重培养学生的批判性思维和跨学科思维以及面向行业科技发展解决实际问题的能力,积极营造独立思考、自由探索、勇于创新的良好环境,培育学生的国际视野;在学科人才培养上,目前已形成从本科生到硕士、博士研究生的成熟人才培养体系,毕业生从事粮食储藏学科方面的工作比例也在逐年提升。
②职称评审拥有大批的中高级技术职称人才,年轻的高学历技术人才在行业学术上也在逐步显露发挥重要作用。
③职业技能培训是学科发展的一项重要工作,主要包括:专业技术培训、职业技能认定、学术交流培训以及技能大赛等,目前行业有关储藏学科组织培训的单位主要有国家粮食和物资储备局、中储粮集团公司、中粮集团有限公司、中国粮油学会储藏分会以及各大专院校等。近年来,储藏学科通过内容丰富、特色鲜明的各种形式为粮油行业培训近万人次,搭建了良好平台,在行业内营造了“人才兴粮、技能兴业”的氛围,拓宽了高技能人才的成长渠道,大力推进人才队伍建设工作。
④科研团队的发展情况。粮食储藏学科科研团队主要依托科研单位和高等院校,在重大研究上发挥各自优势强强联合攻关,目前科研人才队伍稳定,新生力量也在不断成长,粮油储藏科技人才队伍良性发展。
⑤学术交流。粮油储藏学科十分重视国内外学术交流,近年来,继续贯彻实施“请进来”和“走出去”相结合等形式,参加和主持召开了一系列国内外重大学术交流及研讨会,形式多样,效果显著,为广大储粮科技工作者搭建了优质平台。
⑥学术出版。“十三五”期间,粮油储藏学科出版了一系列的专著及丛书,制订和颁布了一系列标准,以《粮食储藏》和《粮油仓储科技通讯》两本专业期刊为阵地,发表论文近千篇,成果丰硕。
⑦科普宣传。储藏学科还积极履行社会责任,多渠道、深层次、新形式助力科术进步和科普宣传。
1.3 学科在产业发展中的重大成果、重大应用
1.3.1 重大成果和应用综述 “十三五”期间,粮油储藏学科从基础理论到应用技术研究都有较大的发展,取得了一系列科学技术成果,特别是在低温绿色储粮技术、内环流控温储粮技术、平房仓横向通风成套储粮技术等方面的重大成果应用,提高了我国储粮工艺的技术水平。
1.3.2 重大成果与应用的示例
1.3.2.1 低温绿色储粮技术 四川率先启动低温储粮技术规模化应用,制定了《四川省粮食低温储备库建设规划》,低温机械制冷工艺利用的冷源媒介目前有浅层地能(地下水和土壤源)、地表水、地埋管、水冷机组+冷却塔、风冷等多种方式,截至2019年,已建低温绿色粮库96个、仓容280万吨,形成了“绿色低碳、技术多样、标准健全”的多元化、多层次、功能完善的四川省粮食低温绿色储粮体系。
1.3.2.2 内环流控温储粮技术 内环流控温储粮技术,是指冬季降低粮温蓄冷,夏季采用小功率风机将粮堆内部的冷空气从通风口抽出,送到仓内空间,降低仓温、仓湿和表层粮温,实现常年低温(准低温)储粮。内环流可均衡粮堆内部的水分和温度,减轻了粮堆发热、粮面结露、结块等局部异常粮情,延缓了表层和周边粮食的品质变化速度。
1.3.2.3 平房仓横向通风成套储粮技术 平房仓横向通风储粮技术主要通过将通风管道安装于两侧檐墙,对粮面表面进行覆膜密封,通过两侧风机配套使用(一侧送风、一侧吸风),形成负压横向通风。近年来这项技术得到进一步发展,研究了横向通风等大量基础理论,与环流熏蒸、谷物冷却以及粮情检测有机融合,形成了平房仓横向通风成套储粮技术。
1.3.2.4 “一规定两守则”应用规范 “一规定两守则”在粮食仓储行业首次制定并全面实施,明确了粮食行政管理者、作业人员等各主体的安全生产责任,进一步提升了仓储规范化管理水平。
2 存在的差距
总体来讲,我国粮食储藏学科就储粮品质安全问题落后于发达国家,粮食储藏学科的发展滞后于社会需要,相关粮食储藏技术水平、安全体系较发达国家而言存在一定差距,主要体现在以下几个方面:
2.1 基础研究实力薄弱、理论与技术瓶颈突破难
我国在粮食储藏学科研究上存在重技术开发、轻基础研究的情况,与国外在基础研究的深度、细度及进度上存在一定差距。一些重要的粮堆基础参数研究时间已久远,与现代仓储条件及技术迅速发展不匹配,需开展与之适应的相关基础研究。
2.2 保质减损、节能降耗储藏新技术发展缓慢
我国粮食储藏学科在气调与低温等绿色储粮技术、通风技术、物理防治技术、害虫防治储粮技术、多参数粮情测控技术等方面取得了一些成绩,但由于我国地域辽阔,储粮仓型多,储粮生态环境多样化,粮食储藏过程中水分、杂质等损耗严重,相关标准未能跟上,技术发展缓慢。
2.3 粮油储藏体系较健全,但与高品质原粮储存要求衔接不够
我国粮食储藏学科针对粮食储藏安全、管理规范等制定了一系列较为科学、系统的仓储标准,但这些标准已经不能满足发展需要,加之粮油产品质量追溯系统不够完善,因此需要进一步健全和完善粮油储藏标准体系,进一步衔接好粮食储藏各项标准,研究制定粮食储藏过程高品质原粮储存与加工衔接关于品质要求的标准,注重质量溯源。
2.4 技术产业化不够,技术衔接不顺畅
受经费、转化平台缺乏等因素制约,我国很多新技术发展进程缓慢,普及率低,大都处于资料化状态,仅在科研院所和高等院校或者少数地区进行小规模试行研究,先进成果和技术集成较少,并未得到很好的推广及实际应用。同时,粮食产量大幅度增加,粮仓收储矛盾空前突出,建仓修仓进度滞缓,调销腾库力度较小,多渠道消化不合理,无法充分利用社会仓容,粮食储藏能力有限,造成粮食收获后,无法立即进行合理有效的仓储,加之我国粮食生产产量总体呈上升趋势,粮食供给地区不平衡、结构不合理、种植效益低等问题仍未从根本上得以解决,导致技术衔接也不顺畅。
2.5 粮食产地烘干、清洁能源保质干燥技术和保质干燥问题仍然突出
我国主要以一家一户为单位生产粮食,收获后的粮食绝大多数需要马上送到粮库或出售给粮商,粮食烘干设施建设分布不均匀,只在部分乡镇或交通便利的城市集中建设了一些粮库及烘干储粮设施,烘干能力明显不足。因此,须全面提升产地粮食烘干能力和水平。
2.6 粮库精细化、智能化、科学性建设和管理有待提高
我国管理模式较粗放,育种、农户、粮库、市场各环节间存在信息闭塞甚至脱节现象,难以形成有机联动统一体,粮油产品在收储、售出过程中监测信息化、作业智能化程度低。发达国家从粮食选种、种植、收获、干燥、运输、存储、加工、消费已形成一套较为成熟的管理模式。
3 发展趋势与展望
3.1 战略需求
粮食储藏学科建设和发展围绕国家粮食安全战略需求,储粮科技继续向着“低损失、低污染、低成本”和“高质量、高营养、高效益”方向发展。在提升粮食储藏行业高新技术应用的同时,更高层次地减少粮食储藏数量损失,保障质量安全,严格防控品质劣变和控制卫生品质。在行业提升的同时,加强环境与生态的保护,保障安全生产。推广保质减损技术、绿色储粮技术、节能减排储藏技术,促进“中国好粮油”工程建设。在行业科技上,探讨相关科学前沿,加强应用基础研究,做好中国粮食标准化工作,加大成果转化力度,服务于生产需求;加强储藏科技兴粮、粮食储藏科技人才兴粮工作,充分利用人才工程、平台建设、学科建设、协同创新、产业联盟等为粮食储藏行业的可持续发展提供强有力的支撑;加快推进行业信息化、智能化研究与建设,全面提升粮食储藏技术集成与信息化水平。
结合国家乡村振兴战略,延伸粮食与油料产后储藏与安全保障产业链,做好农业合作社、粮食专业协会对粮食储藏科技需求的支持工作,努力实现“储粮好、储好粮、粮储好”(即:把好入仓粮质、做好过程控制、总体水平好)。
同时,结合“一带一路”倡议,关注联合国粮食计划署“全球零饥饿的战略目标”,为发展中国家的粮食安全提升技术、人才、交流、培训等支撑。
3.2 研究方向及研发重点
3.2.1 基础理论研究
①建立粮食储藏生态系统基础参数数据库,完善粮堆多场(温度场、湿度场、流体场、生物场等)耦合模型和理论;
②加强谷物与油料储藏过程中环境微生态因子及变化规律、生态调控技术与基础理论研究;
③加强粮食、油料、油脂及制品储藏品质、变化规律及防控技术与基础理论研究;
④建立粮食安全储存判定标准或敏感指标,并研究其在储粮过程中的变化规律,在此基础上建立安全储存时间预测模型,用以指导合理的粮食储存及轮换周期;
⑤研究粮堆中微生物生长演替规律,建立生长预测模型,在此基础上研发储粮微生物监测、预警技术以及相关设备;
⑥研究储粮过程中微生物污染与粮食质量安全的关系,从粮食安全和控制经济的角度,寻求粮堆霉菌发热防控的最佳控制点;
⑦研究粮食储藏过程中隐蔽型真菌毒素的形成机制、污染状况和毒理等,探究现有真菌毒素去毒控制技术在粮食实际生产过程中的应用转换;
⑧开展储粮害虫、霉菌等有害生物之分类学、生物学、生态学、遗传学、毒理学基础研究,完善储粮害虫基因识别技术与数据库;
⑨加强干燥基础理论研究,研究干燥工艺的普适性和特殊性,研究变温干燥工艺品质变化规律;
⑩开展仓房结构理论与创新研究。
3.2.2 技术集成创新与装备研发
①加强区系调查以及不同区域差异性分析,探索不同储粮生态区发热问题的根源,明确防控及处理的对象,集成创新处理模式;
②开展粮情测控分析智能判断技术研究,对异常粮情自动预测、判断与处理;
③开展粮食进出仓作业粉尘控制技术研究与设备集成,研究高效出入仓智能化作业研究与装备,集成净粮入仓工艺与技术;
④开展磷化氢替代技术研究,研发储粮害虫生物、物理等绿色综合防治技术;
⑤开展横向通风智能控制软件和硬件应用测评,构建横向智能通风工艺及设备标准,搭建通风工艺测试平台;
⑥开展粮油流通技术与装备研究,粮食运输过程温湿水测控技术研究及应用,开展粮食在途运输品质测控技术研究;
⑦开展干燥技术提升改造和新型清洁能源干燥技术及装备的研究,加快研究中小型“机动式”干燥技术与装备及大中型的“粮动式”干燥装备;
⑧开展现代粮仓保温隔热、气密新材料及产品研究;
⑨加强粮堆温湿度水一体化在线检测技术及产品开发;
⑩其他相关技术,如有害生物及代谢物早期快速检测方法、大豆安全储存及减损问题研究、分区域分仓型储粮工艺定量化研究、设施设备标准化研究。
3.2.3 应用示范
①开展低温储粮技术应用研究示范推广;
②开展具有自有知识产权的气膜仓的研究与示范;
③加强不同储粮生态区横向通风成套技术保质保水储藏效果分析,加强集成工艺智能化升级和更大规模推广应用。
3.3 发展策略
一是加强顶层设计,落实国家粮食安全战略为总目标。我们要充分认清当前形势,中国粮食储藏需求特色鲜明,技术提升瓶颈现实仍存,理论体系构建任重道远,标准规范配套尚且滞后,科技人才队伍尚难谈兴旺等问题仍然突出,我们必须坚定战略定力,创新工作思路,从行业发展及整个布局去考虑设置研究方向和内容,逐步解决上述这些存在的现实问题,更高水平、更高质量、更高效率的保障国家粮食安全。
二是点面结合,多措并举增强储藏学科发展活力。围绕国家战略振兴行业,多方发力:在国家突出基础研究的大背景下,粮食储藏科研应更加重视基础理论和技术研究,注重点面结合,系统全面有深度,完善理论构架;加强储藏技术研究与创新平台建设,高效实用发挥效能,提高自主创新能力;加强技术集成、创新与引领,促进科技成果转化服务于行业需求;构建绿色储运技术体系,推动行业向着“绿色、生态、和谐”的方向发展。
三是攻坚克难,努力开创储藏学科新局面。面对艰巨繁重的保粮工作任务,我们必须攻坚克难、砥砺奋进,注重多学科交叉融合研究,加强“产学研用”融合发展,突破关键技术瓶颈,利用科技创新驱动发展,努力把储藏事业推向一个新的高度。
致谢:曹阳、付鹏程、严晓平、鲁玉杰、熊鹤鸣、宋伟、杨健、徐永安、沈飞、李燕羽、李浩杰、魏雷、丁超、张华昌、石天玉、曾伶、汪中明、李月等也参与了《粮食储藏学科》编写,在此一并表示感谢!