粮食安全储藏水分控制指标的创新与发展

粮食安全储藏水分控制指标的创新与发展摘要：本文通过引用相关理论成果、最新研究进展、典型成功案例，论述了粮食安全水分定义内涵的变革、偏高水分粮食概念的创新、安全水分理论的发展、安全储藏水分控制指标的突破以及配套技术的集成创新，从侧面印证了从观念创新、理论创新到技术创新的一个较为完整的创新过程，希望对我国粮食仓储科技和实践过程中的创新行为有所借鉴。关键词：粮食储藏，安全水分，生态储粮，创新1安全水分概念的历史沿革与发展创新在粮油储藏学中，将在一定的温度范围内，可使粮食处于安全储藏状态所对应的水分数值，称作粮食的“安全水分”。对粮食储藏而言，安全水分无疑是最重要、最可靠的水分界限。在储粮实践中，粮食水分只要控制在安全水分值以内，统称为“安全粮”，在正常情况下，一年四季均处在稳定的储藏状态中，可长期安全储藏；当粮食水分含量高于安全水分值时，即称为“高水分粮”，其生命活动极其旺盛，容易引起发热、霉变等储粮隐患，甚至造成坏粮事故。从安全水分概念的定义中，我们可明确得知：安全水分与温度范围是密切相关，它是建立在温度、水分对储粮安全性影响联合作用基础上的。事实上，在不同的温度条件下，粮食的安全水分值是不同的，也就是说这种安全水分值是随着温度的变化而变化的。这种随温度变化着的临时性的安全水分值很难直接应用于储粮实践之中，为此，国内储藏专家在总结大量试验结果和实践经验，以及借鉴国外相关理论研究成果的基础上，提出了“一般禾谷类粮食的安全水分是以温度为0℃时、水分安全值18%为基点，在0～30℃的温度范围内，温度每升高5℃，安全水分降低1%”的经验规律，用于指导储藏过程中对粮食水分的选择和控制。众所周知，粮食储藏温度始终会受到环境温度的影响，特别是对于需要进行长期储备（泛指储藏时间超过1年的储备）的粮食，若按上述经验规律，会因一年四季环境温度的变化，造成不同时期对应着不同的安全水分值。若依此在季节变换或温度变化时适时调整粮食水分，显然是很难操作，也不符合粮食仓储的工作实际。在综合考虑了影响粮食长期储藏安全性的多方面因素的基础上，最终将粮食需要过夏这个关键因素作为重点考虑对象，并以次作为确定粮食安全水分值的主要前提。在原商业部1987年10月颁布试行并实施至今的《粮油储藏技术规范》的“粮油储藏质量标准”条款中，特别在“按水分量划分储粮等级”的说明中，除明确了“粮食水分超过安全水分标准”的称为“高水分粮食”以外，还根据粮食水分与储藏环境温度的关系，划分为安全粮食（即“可在当地安全过夏的粮食”）、半安全粮食（即“只能在气温较低季节短期储存，而不能在当地安全过夏的粮食”）和危险粮食（即“极易发热霉变的粮食”）。由于全国各地气候条件不同，各地粮食部门在执行此规范时，均根据当地的气候特征（特别是夏季高温及持续时间），针对不同粮食种类，将其能够安全储藏顺利过夏的水分值，作为当地该粮食种类的安全水分控制指标，并成为本地执行此规范时补充规定中的核心内容，一直沿用至今。部分地区还在补充规定中细化了半安全粮和危险粮的等级标准，将“半安全粮”限定为“超过当地安全水分值0.1%~0.5%，只能在气温较低季节短期储存而不能在当地安全过夏的粮食”；将“危险粮”限定为“超过当地安全水分0.5%~1%，极易发热霉变的粮食”。长期以来，绝大多数粮食仓储企业均按照上述规范和各地相关补充规定，分别采取烘干、晾晒、通风降水等多种粮食干燥措施，将需要长期储备的粮食水分严格控制在当地安全水分标准以下。这种通过降低粮食水分来实现粮食安全的传统储粮方法虽然有效，但同时引起了粮食在储藏2～3年后普遍存在着水分减量损耗过高和品质发生不可恢复性变化的现象，这不仅造成了一定的粮食资源浪费，使粮食仓储企业蒙受了相应的经济损失，而且还降低了粮食的食用品质，限制了粮食的综合利用途径。同时，使我国优质粮食在国内外市场上的供求量、价格和用途受到了不同程度的影响和限制。辽宁地区盛产的优质稻米一直享誉日本、东南亚等市场，但因过于注重粮食储存安全而严格控制入仓粮食水分，造成其食用品质明显下降，在上世纪末曾出现过出口量锐减的情况。2000年，日本一家长期采购东北优质稻米的综合贸易公司——日本三菱商事株式会社，明确提出了要在我省寻求一家能够常年稳定供应水分含量在14.5%～15.5%的“辽粳294”优质稻米的合作意向。但由于我省绝大多数储存稻谷的仓储企业因缺乏对所谓的“半安全粮”和“危险粮”常年储备的经验，错过了这一利润丰厚的订单。鉴于此事，我所专门立项开展了《粮食保鲜储藏技术研究》课题，首次将“高于安全水分值0.1～1％的非安全水分稻谷”定义为“偏高水分稻谷”，经过为期1年半的专项研究和实仓试验，证实了在辽宁地区常年储藏偏高水分稻谷的可行性，并先后在鞍山、盘锦地区指导3家优质稻谷储藏及加工企业对水分在14.5%～15.5%范围内偏高水分稻谷进行了保鲜储藏。随着我国粮食流通体制改革的不断深入，粮食购销市场出现了多元化格局。粮食市场的全面放开，以及出于经济利益的驱使，不论是北方还是南方，无论是夏粮还是秋粮，收获后不进行彻底晾晒和整理就直接出售的现象越来越普遍，造成进入市场交易的粮食不同程度地存在着水分较高情况。这对于必须在规定的4个月轮空期内按时完成轮换计划的中央储备粮承储企业而言，为掌控粮源，将不可避免地大量收购高水分粮，部分承储库即使不具备粮食干燥条件也不得不轮入部分偏高水分粮，即增加了储粮安全度夏的难度，也给安全储粮带来一定影响。鉴于这种情况，中国储备粮管理总公司（以下简称“中储粮总公司”）于2003年初下发了《关于开展中央储备粮安全储藏水分研究的通知》（中储粮综[2003]34号）文件，要求位于不同储粮生态区域的各分公司组织辖区内的中央储备粮承储企业，通过开展专题研究和实仓试验，合理上调和重新确定中央储备粮安全储藏水分控制指标。按照上述文件精神，在2003年4月～2004年10月期间，我所和中储粮总公司辽宁分公司共同立项开展了《偏高水分粮食安全储藏技术研究开发》课题研究，针对2种仓型（浅圆仓和高大平房仓），选择不同水分段的偏高水分玉米（平均水分在14.4％～14.8％，最高水分达15.3％）和偏高水分稻谷（平均水分在15.2％～15.8％，最高水分达16.9％），分别在辽宁5个典型区域的8个承储库点开展了“经历2个夏季、安全储藏1年以上”的实仓试验，最终证实了在本地区具备良好保温隔热性能的新建大型仓房内，玉米安全储藏水分控制指标上调0.5％、粳稻安全储藏水分控制指标上调0.5％～1％是完全可行的。与此同时，在黑龙江、吉林、辽宁、河南、江苏、安徽、湖北、江西、四川等地的部分中央储备粮承储企业，也开展了不同规模、不同水分、不同粮种的偏高水分粮食储藏实践。大多数中央储备粮承储企业和管理部门一致认为：随着新建仓房储粮性能的提高和储粮新技术的普及，人为调节粮食储存环境的能力大大提高，粮食的安全储存水分完全可以根据储粮环境的改善而合理上调。除华南高温高湿地区外，各地在上报粮食安全水分标准建议时，均在原有当地储粮安全水分标准基础上上调了0.5％，东北、华北和西北地区还将当地粳稻安全储藏水分标准上调了1％。2004年9月，中储粮总公司对各分公司上报的安全储藏水分标准进行了研究分析，组织国内多名储藏专家和仓储管理人员，编制了《中央储备粮安全储存水分及配套储藏技术操作规程（试行）》，分地区、分品种规定了中央储备粮安全储存水分标准，以及入仓粮食质量条件、储藏技术要求、操作规程和作业管理。2005年1月，该规程以企业标准的形式在中储粮系统内颁布实施，各分公司纷纷组织辖区内具备条件的承储库积极开展偏高水分粮食的安全储藏，部分分公司还制定了涉及偏高水分粮食储藏的《实施细则》、《技术应用要点》等补充规定。为全面验证上述企业标准的科学性和可行性，2005年6月，中储粮总公司专门立项开展了《偏高水分粮食安全储藏技术研发与集成示范》课题，在辽宁、江苏、江西、福建和广西地区的选择典型的中央储备粮直属库开展偏高水分粮食安全储藏示范，并委托我所和成都粮食储藏科学研究所进行技术指导，以促进偏高水分粮食安全储藏技术的推广和普及。实践表明：合理上调安全储粮水分标准，推广偏高水分粮食安全储藏技术，还是根本上解决粮食产后数量和质量损失明显这一重大技术问题的有效途径之一。国家粮食局对此高度重视，特意在“十五”国家科技重大专项“粮食丰产科技工程”的产后领域科研项目中，专门设立了《偏高水分玉米、稻谷保质储藏技术研究与开发》专题研究。在2004年6月至2006年10月的项目执行期间，我所和成都粮食储藏科学研究所除了重点研究开发了适合我国北方地区和南方地区偏高水分粮食保质储藏新技术，并在东北平原、长江中下游地区共建立6个技术集成示范库点以外，成都粮食储藏科学研究所还分别对水分高于原有安全水分标准0.5%、1.0%和1.5%左右的粳稻、籼稻、玉米在15±0.5℃、20±0.5℃、25±0.5℃、30±0.5℃条件下的室内模拟储藏正交实验，获得了12886个实验数据，全面掌握了其品质和微生物变化规律，科学确定了稻谷、玉米在不同温度条件下的安全储藏适宜水分和储藏期限，为重新科学确定稻谷、玉米安全储藏水分控制指标提供了坚实的理论依据。2安全水分相关理论的发展与创新最初的粮食的“安全水分”确定是建立在“临界水分”理论基础之上的。在粮油储藏学中明确提出：在影响粮油劣变速度的诸因素中，水分是最主要因素。水分对于粮粒呼吸的重要意义在于，水是粮粒呼吸过程中以及一切生化反应的介质。一般情况下，随着水分含量的增加，粮油籽粒呼吸强度升高，当粮食水分增高到一定数值时，呼吸强度就急剧加强，形成一个明显的转折点，这个转折点对应的粮食含水量称为粮食的“临界水分”。粮粒间隙空气的相对湿度接近或超过75%时，各种粮食的呼吸强度都显著升高。因此，在常温下短期储藏的最高安全水分应相当于75%相对湿度下的粮食水分；储藏1～3年的粮食，其最高安全水分应降低到对应于65%的相对湿度下的粮食水分；长期储藏或高温度夏的粮食最高含水量则应相当于更低的相对湿度下的粮食水分。由此，“临界水分”理论成为确定粮食的安全储藏水分指标的主要理论基础。随后，“粮食水分的吸附和解吸”研究的深入、“主要粮食平衡水分”的确定和“水分活度”概念的引入，都不同程度地丰富和发展了建立在“临界水分”理论基础上的“粮食安全水分”理论。但是，这个阶段确立的“粮食安全水分”相关理论，都是主要建立在粮油籽粒生理化学、粮油籽粒及粮堆的吸附特性等相对局限的观点之上的，虽然具有一定的指导意义，但缺乏系统性和全面性。2001年7月至2003年5月期间，在国家粮食局立项的“十五”国家科技攻关计划“粮食储藏及检测关键技术研究与设备开发”项目中，设立了“不同储粮生态区域粮食储备配套技术优化研究与示范”课题。该课题在国内粮食行业知名学者靳祖训教授的指导下，由南京财经大学宋伟教授牵头、在郑州工程学院（现为河南工业大学）及多家粮食科研院所、地方粮食局的共同参与下，不仅科学划分了我国的7个生态储粮区域，还构建和完善了具有中国特色的生态储粮理论体系，编著了《中国粮食储藏生态系统》初稿。可以说，这是近年来我国粮油储藏学科中一项最引人瞩目的理论创新成果。粮食储藏生态学理论明确指出：粮堆是一个复杂的人工生态体系，在此体系中既有生物成分也有非生物成分，而粮食的储藏稳定性则取决于这些生物、非生物成分与环境间的相互作用。从广义上讲，影响粮食储藏安全性的主要因素包括：非生物因素（粮食水分、原始质量、储藏温度、气候条件）；生物因素（储粮害虫、螨类、微生物、脊椎动物）；技术经济因素（仓房条件、设备配置、地理环境）；管理因素（人员素质、管理制度）等。这些因素相互关联、相互制约。从狭义上讲，储粮的环境因子（主要指温度、水分、湿度、气体成分等）与和生物因子（主要指粮粒、储粮昆虫、微生物等）之间有着密切关系，并且相互作用，同时直接影响着储粮稳定性。其中具体涉及粮食水分的观点论述主要有：“温度和水分是影响一切生物生命活动强弱的两个重要生态因子，特别是对呼吸作用的影响更为显著”；“环境湿度对粮食的含水量