低能耗储粮技术在绿色储粮管理中的应用

2022-11-24李雅楠

黑龙江粮食 2022年5期

□ 李雅楠

（河北开源粮油储备库有限公司，河北石家庄 051130）

为保证我国农业事业发展顺应环境友好型社会构建要求，强调储粮管理事业开展朝着绿色化的方向持续迈进。为保证当前储粮模式的应用符合绿色环保、损耗减少的要求，需重视对低能耗技术的合理应用，立足于可持续发展视角，通过对储粮温度、湿度、空气等方面的综合调控来达到降低物质消耗、劣变抑制、管理费用控制的目的，实现以经济、安全储粮来提升我国农业经济效益。

一、绿色储粮管理概述

人类生存发展离不开粮食的生产与供应，粮食不仅是国计民生发展过程中的战略性物资，在我国国民经济发展中占据重要地位。而纵观以往储粮工作，受到霉、鼠、虫等方面侵害的影响，造成严重的粮食浪费，并且因药剂残留而增大化学污染问题出现的概率［1］。而随着民众物质生活水平的持续增高，对无公害、绿色、无污染粮食的需求逐年增大，在此背景下，如何有效开展绿色化储粮管理工作，日益受到人们的高度关注。针对绿色储粮开展，主要是立足于可持续发展视角，以储粮生态学理论为前提，通过对储粮生态因子调控或者是化学药剂的控制来达到储粮污染消除、环境保护、生态储粮的目的。通过绿色储粮管理让人们吃到安全、放心、绿色的粮食。绿色储粮管理并非单一、固定地使用某种模式与技术，而是需通过持续研究、实践对其管理模式与方法进行升级、创新［2］。

二、绿色储粮管理中低能耗技术应用

（一）密闭粮堆自然缺氧储粮中应用

粮堆生态体系的组成涉及多种生物成份组成，在保持粮堆密闭的前提下，存储期间生物体需通过呼吸作用来维持常态生命活动，在持续消耗氧气的同时，逐渐产生大量二氧化碳，粮堆内氧气浓度持续下降，再加上二氧化碳气体的积聚，使得粮堆内逐渐产生缺氧现象，对微生物、害虫的发育生存造成一定限制，受到缺氧影响，霉、虫大量死亡，或者是害虫、微生物等无法顺利繁殖发育，进而降低储粮受到的影响与危害［3］。可通过控制氧气浓度来加强粮食质量保障，若粮堆内氧气浓度控制在5%以上，可视情况结合低剂量药物来控制浓度，若氧气浓度处于5%范围内，则可通过对密闭时间的保持来实现生物体呼吸作用的抑制，通过减缓呼吸强度来提升储粮的保鲜、保质效果，降低霉、虫滋生对粮食的影响。为实现对粮堆密闭环境的有效控制，需从粮仓条件的营造入手，并结合科学管理措施的应用来获取相对理想的储粮效果。

此外，可借助气调储藏技术来营造缺氧环境，结合对储粮环境条件的分析，利用二氧化碳气调储藏技术将粮堆的氧气浓度控制在2%左右，将二氧化碳浓度控制在40%～60%，以此发挥霉菌抑制、害虫灭杀的作用。目前该技术在各国均得到广泛应用，以西奥散粮公司的港口库为例，在储粮管理期间，对密封粮仓利用二氧化碳钢瓶气进行连续性充气，以仓库温度保持在20℃为前提，维持10d以上充气将仓库内二氧化碳浓度控制在60%左右，或者是连续充气14d以上，将仓库内二氧化碳浓度控制在35%左右，实现对害虫的有效灭杀［4］。

（二）高温储藏技术应用

高温储藏技术应用的主要目的在于害虫灭杀，强调在人工或自然干预下提高储粮温度，使得害虫生理机能、躯体构造在高温作用下被破坏。通常情况下，在40～45℃温度条件下，储粮害虫的新陈代谢受到高温影响出现紊乱，且生长、发育、繁殖等活动均受到高温的不同程度影响，在长时间高温作用下灭杀害虫的概率较大。以赤拟谷盗成虫为例，若在44℃左右的温度下生存，仅需7～10h即可实现灭杀。若温度条件处于45～55℃时，害虫个体新陈代谢会在温度影响下加快，且始终处于热昏迷状态，并且随着高温时间的延长，会出现害虫大批量死亡的现象。若温度控制在50℃，赤拟谷盗成虫3min左右就会死亡。所以，可借助日光暴晒杀虫方法来实现害虫有效灭杀。并且，谷物经一定时间暴晒后，含水量呈现出明显下降的状态，此时谷物的抵抗能力会得到显著提升。相较于其他杀虫手段应用，日光暴晒法在杀虫效果、降水控制、实施成本、操作便捷性等方面存在显著优势。当然，需注意高温储藏技术应用对谷物有一定要求，目前多用于小麦存储中，因小麦具备耐高温特点，所以经日光暴晒后不会对小麦品质产生较大影响。相关试验表明，当小麦暴晒后温度控制在44～47℃时，其杀虫效果可达到100%。所以，夏季阶段可选择合适场所进行小麦暴晒，在50～52℃范围暴晒2h左右，能够在提升小麦杀虫效果的同时，保证小麦品质不受高温影响。

（三）小风量机械通风应用

目前大部分地区在储粮管理期间仍以高大平房仓的应用为主，而在外界环境温度的作用下，仓顶、仓体易受到较大程度的影响［5］。传统平房仓的应用，太阳能会以门窗、仓顶、墙体、地面等为载体，以对流、辐射、传导的形式对粮堆进行温度的传递，但极易出现粮堆与仓库外表温差较大的现象，因温度梯度过大使得粮食存储质量受到影响。同时，作为平房仓构成的关键组成，仓顶部位吸收热能超过80%，而仓内粮食受到仓顶热量热能传输的影响下出现温度上升情况，若平房仓顶采用彩钢板，意味着舱内辐射热量会明显增多，因舱内温度升高影响到粮食品质。

为避免粮食因仓库温度持续上升出现虫害滋生现象，需借助低能耗技术来加强粮食品质管控。如在实际粮食仓储管理期间，依据对当地电价变动、温度变化情况的分析，选择最佳时段开启低功耗轴流排风扇，以此达到仓库内通风的目的，通过对仓内积热的有效排除来避免粮食受到温度升高的影响。若情况允许，可构建覆盖粮仓的电子检测系统，通过对当地温度变化数据的实时采集，以低于仓温2～3℃为前提，选择最佳时段开启排风扇与窗户，通过积热排除来降低粮仓内温度。排风扇运行期间，低温空气会在负压状态的作用下对向进入粮仓内部，以粮仓内为载体实现空气的冷热置换，再利用排风扇将热空气排出粮仓，通过负向调控来提升仓内温度控制的合理性［6］。需注意，为保证通风排热效果符合预期要求，需以斜向开启为基准进行轴流风机与仓窗对应位置的设置，切不可同时开启风机与同侧窗户，或者是风机与窗户正向对开，避免因通风路径形成不合理而影响到仓内排热效果。

此外，可借助仓顶隔热保温技术来提升整体控制效果，以往仓库屋顶建设多采用SBS防水卷材，因其隔热性能不理想，使得高温天气下粮仓内温度超过30℃。为进一步提升平房仓的整体隔热性能，可在仓顶施工时，基面采用白水泥拌107胶，并利用DT22-3弹性反光防水隔热胶来提升仓顶的防水与隔热效果。相较于传统平房仓顶的应用，该技术能够有效抑制仓顶对外界辐射热量的吸收［7］。若情况允许，可利用PEF板来取代SBS防水卷材，在提升仓顶隔热性能的同时，通过对仓内热交换的抑制来达到粮温合理控制的目的，避免储粮受到仓内温度过高的影响。另外，PEF板的应用在防虫、防潮、防火、美观性等方面存在显著优势，相较于其他保温材料而言，PEF板的导热系数明显更低，所以可在储粮管理中合理应用PEF板。

（四）低温保冷储粮应用

低温保冷存储是加强粮食品质管控、实现绿色储粮管理的关键性手段，相关研究表明，大部分粮食害虫适宜生长的温度通常控制在18～32℃范围内，若温度高于35℃或低于18℃时，害虫发育、生存将受到严重限制。相关学者认为，大部分粮食害虫生存环境温度处于17℃时，生长发育将受到一定程度影响，而生存环境温度处于15℃时，大部分粮食害虫死亡。所以，要想降低害虫对绿色储粮造成的影响，可合理采用粮温控制措施。首先，可在粮食存储期间利用电缆加密技术来实现温度实时监测，储藏期间粮堆情况变化较为显著的区域为30～50cm部位，在季节交替或高温天气下，粮堆表层在温度影响下增大出现结露、表层发热等现象［8］。以某高大平房仓为例，尽管在储粮期间借助粮情建温测控系统可做到对粮情变化情况的抑制，但某些问题的存在使得建温测控系统的应用受到限制。如相关标准规程中明确提及分线器间距需控制在5.0m范围内，但在实际测定期间，发现距发热中心1.5～2m处，需经过10昼夜方可测到温度变化，而距发热中心3m位置，经30个昼夜仍无法检测出温度升高情况，表明分线器间距若设置较大，极易因测温盲区的形成影响到储粮安全。为避免上述问题出现影响到该仓库的储粮效果，要求以粮堆表层30cm为前提，以间距1m为基准进行数字测温点的设置，将检测半径控制在50cm左右，以确保温度监测网能够全面覆盖于表层。通过对粮仓温度变化的全面、实时监测，在减少人力成本投入的同时，促使储粮管理始终维持在安全、绿色的状态。

其次，可借助膜下环流均衡粮温技术来加强粮食品质控制，在实际储粮管理期间，将原有地上通风管道作为正压管道，负压出风管道设置则是将带通风孔眼的PVC支风管道设置于粮堆表层50cm位置，以仓库跨度方向为基准进行埋设，直径控制在200mm，同时以仓房长度方向为基准，进行主风道的汇集设置，直径控制在250mm左右，结合管道设置数量来配置环流风机，运行期间，以外环流管道为载体进行风机与仓下通风口的连接，然后将低密度聚乙烯塑料膜铺设于粮堆表面，构建具有闭合特性的通风网络［9］。在高温天气下，可借助粮堆在冬季存储的冷源，利用膜下环流均温技术来对各部位进行低温气流的释放，通过对粮堆内部温度的均衡来达到表层温度控制的目的，避免因局部高温的出现影响到粮食安全与品质。

（五）植物源杀虫剂

可持续发展背景下植物资源的应用愈发受到人们的重视，通过对植物源杀虫剂的研发，能够在保证储粮防治无害化开展的同时，践行低能耗原则，实现以更低成本来保障粮食安全［10］。纵观当前各国对植物源杀虫剂的研究，目前已发现具备杀虫活性的植物超过2000多种，能够用于储粮害虫防治中的植物具体包括苦皮藤、山苍子、瑞香狼毒、鱼藤、肉桂、薄荷、天名精、大蒜、菖蒲、高良姜、花椒、艾蒿、菜籽油、烟草等。华南农业大学相关学者在楝科植物研究的前提下，对不同科植物进行研究，实验对象为储粮害虫，实验内容包括害虫拒食、触杀、忌避、生长发育抑制等方面，先后开发出以植物性成分为主的害虫杀虫剂。同时，姚康等人在研究中筛选出不同植物性杀虫物质的害虫防治效果，经对比分析后获得安粮仙产品，属于植物性防护剂。相关学者在研究中以玉米象、赤拟谷等作为试虫，以肉桂油、黄樟油、八角油等作为对象进行防治效果研究，结果表明，上述植物油在害虫触杀、熏杀方面发挥较强作用，且仅需较低用量即可做到对害虫快速灭杀。相较于传统杀虫剂的应用，植物源杀虫剂可在保证害虫防治效果符合要求的前提下，不会对生态环境造成任何破坏与影响，且不会造成严重资源浪费，实现以低能耗的方式来促进储粮管理的安全化、绿色化开展［11］。

（六）地源热泵低温储粮技术

尽管现阶段绿色储粮管理中低温储粮技术的应用十分广泛，但一些问题的存在使得低温储粮技术仍无法转化为成果，如冷却剂使用需投入较多成本，或者是难以做到对粮堆深层控制等，为此，需借助一种高效、节能、安全的低温储粮技术来实现绿色储粮。地源热泵技术的应用，可在降低粮食损耗的同时，以更为节能的方式来保持粮食品质。我国于1989年开始重视对地源热泵技术的研究，并于2004年在地源热泵工程开发方面取得一定成绩，随后诸多学者开始尝试在低温储粮中引进地源热泵技术［12］。2006年，云南昆明粮油购销责任公司首次在储粮管理中引进地源热泵技术，玉溪市粮食储备库于2009年尝试对浅层地能地源热泵技术进行应用，2012年攀枝花青杠粮库在储粮管理中引进浅层地能水源热泵技术，由此表明，我国对地源热泵储粮技术应用已经取得初步成效。

在低温储粮中应用地源热泵技术，主要是对浅地层中低温资源利用相关技术手段进行采集，然后经加工、转化、传输、传递等过程将低温资源转变为储粮所需的冷却空气，再经媒介将冷却空气传输至粮堆中，通过热量交换实现将储藏粮食始终控制在低温状态。