淺談國內糧食儲備技術現狀及發展趨勢

毋修遠，李佳慧，張紅云，高海軍，朱鴻帥

（1. 河南省食品和鹽業檢驗技術研究院，河南 鄭州 450002；2. 河南省糧油飼料產品質量監督檢驗中心，河南 鄭州 450002；3. 河南農業大學食品科學技術學院，河南 鄭州 450002）

“民以食為天”，糧食作物一直都是關乎國計民生的大事。我國以世界9%的土地養活20%的人口，糧食安全問題時刻面臨著巨大的壓力和挑戰。2014 年習近平總書記在中央農村工作會議上提出“要加強耕地保護、發展現代農業、搞活糧食流通、落實惠農政策，任何時候都要始終把中國人的飯碗都要牢牢端在自己手上”。現階段，我國已經連續10 年糧食產量持續在60 000 萬t 以上，但受需求增長較快影響，供需形勢依然偏緊。在糧食形勢難以改變的形勢下，糧食貯藏工作的重要性異常突出。而要如何轉換傳統儲糧技術向綠色儲糧技術發展，粗放型倉儲管理向精細化倉儲管理發展，盡可能降低損耗，保證糧食數量充裕、質量良好，做好糧食貯藏工作，是對糧食貯藏技術工作提出的新要求、新挑戰和新使命。

1 我國糧食儲備技術進展

1.1 機械通風儲糧技術

機械通風是利用最普遍的一種通風、降溫及降水方式。原理是利用風機將外界低溫、低濕的空氣被送入糧堆，促使糧堆表里進行濕熱交換，從而降低糧堆溫度與水分，達到增強儲糧穩定性的一種安全儲糧技術。秋冬季利用室外溫度較低，通過機械通風將倉內外空氣置換，達到降低糧溫使其安全貯藏，在達到綠色安全儲糧的同時減少耗能。在實際操作中分階段進行通風降溫，避免糧面結露等情況出現，在10 月可在夜間打開通風口及機械通風設備，將夏季積熱排出，將糧溫降至20 ℃左右。在12 月初再次進行機械通風降溫，使糧溫降低至10 ℃左右，在1 月末可最終將糧溫將至5 ℃以下。在風機選擇方面，中儲糧湖州倉[1]通過采用離心風機和軸流風機對稻谷冬季降溫貯藏，配合夏季谷冷機降溫處理，基本實現準低溫儲糧，但發現離心風機耗電量及糧食失水率明顯大于軸流風機，且上行式通風對下層水分影響較大，表明在合適氣候條件要合理控制離心風機和軸流風機的運營時間，加強精細化倉儲管理，達到綠色儲糧要求。面對通風均衡涉及倉內問題，地籠通風技術讓糧堆降溫、高效殺蟲得到有效的解決。傳統U 型通風地籠因易導致倉房底部和四角產生通風不均和盲區問題慢慢走下歷史舞臺，新型“圭”字形通風系統在平房倉和淺圓倉證實具有良好的均勻通風性被全國大力推廣[2]。但在平房倉中，地籠設計很大程度上影響了糧食進出庫的機械化運行，近些年來多個糧庫貯藏小麥、玉米和稻谷時嘗試橫向通風技術[3-6]，對比表明其通風效果優于傳統豎向通風3 倍左右，且熱交換效率較高，不僅如此，橫向通風技術還解決了風道上墻、糧食進出庫機械化程度、糧面全程覆膜，避免了通風期間的反復人工揭膜處理、改善人工作業環境、降低了儲糧成本等問題，推動了“四散”物流技術的發展[7-8]。

1.2 空調控溫儲糧技術

我國被分為七大生態儲糧區，部分儲糧地區中常年氣溫較高，或受到倉房氣密性較差、夏季糧入倉糧溫較高等影響，采用自然通風及排風扇通風無法達到低溫儲糧時，空調降溫補冷技術也是常用技術之一，以達到15 ℃低溫儲糧或20 ℃準低溫儲糧。空調降溫技術能明顯減弱糧食呼吸作用及儲糧蛀蟲、微生物的生命活動所引起的糧食損失和品質變化，有效保證糧食的保管和儲糧品質保持。有研究表明，高溫季空調控溫有效控制了倉溫的急劇上升，抑制了儲糧害蟲和微生物的增長，較好地保持了糧食的原有品質，但也有增加糧食水分流失及效能比低等弊端。海南省糧油科學研究所通過在倉頂架設太陽能發電板，將其轉化為電能進行控溫儲糧，發現可有效保持糧食品質，并推薦在光照時間長的地域推廣，但也面臨著成本較高的問題[9]。朱啟學等人[10]利用淺層地表低溫水源作為冷卻介質， 空氣經設備水冷系統冷卻后送入糧堆或糧倉內，達到了很好的降溫效果，是一種運行非常經濟的綠色科學儲糧技術。針對空調控溫對糧溫降溫速率較低，以及無法有針對性地解決糧堆局部出現發熱點現象，谷物冷卻機成為了最好的補充。谷物冷卻機作為可移動式的制冷控濕通風機組，把機械通風和機械制冷合二為一，按照儲糧需要人工設定出風口溫度和濕度，可通過送風系統或通風管網，與糧堆和糧食進行熱交換，以達到補充冷源和低溫儲糧，也可以對于部分區域發熱現象，將谷冷機移至倉內有針對性補冷，但也面臨著設備價格高、運行費用貴等問題，故在大多情況，谷冷機只是在發生糧情異常時充當了“救火隊員”的作用[11]。

1.3 氣調儲糧技術

氣調貯藏技術是通過改變密閉倉房中空氣組成成分含量（氮氣、氧氣、二氧化碳），使得糧倉形成一種低氧狀態，以達到很好的殺蟲、增效、抑霉、保鮮等作用。日常空氣中氧氣占比21%，氮氣78%，二氧化碳及其他惰性氣體1%。利用生物降氧和人工氣調都能改變空氣成分占比，營造不利于蟲、霉滋生的目的。生物降氧是通過氣囊內糧食的自身呼吸作用，將氣囊內的氧氣消耗，并集聚較高濃度的二氧化碳。人工氣調是通過人為手段，如燃燒耗氧、除氧劑脫氧或直接的空氣置換等方法達到低氧效果。2002 年中儲糧綿陽庫通過CO2氣調儲糧工程證明其技術在中國的可行性，可延緩安全水分的糧食陳化，達到免熏蒸等安全貯藏和無化學污染的要求[12]。2005 年南京直屬庫及廣西防城港庫采用氮氣及氣囊技術，解決了二氧化碳成本高、整倉氣密難度大等問題，在保證糧食品質的同時取得良好的經濟效益，降低了氣調費用，綠色氮氣儲糧在各糧倉推廣開來[13]。司建中[14]發現，氮氣氣調相比二氧化碳氣調不僅在價格上具有優勢，而且氮氣顯著抑制了儲糧期間玉米脂肪酸的上升。趙子龍等人[15]研究表明，貯藏小麥時采用98%以上的氮氣氣調有良好的殺蟲保糧效果， 之后維持92%以上氮氣保證較長的無蟲糧。山西留屯庫試驗表明，氮氣氣調能有效殺蟲，包括抗性銹赤扁谷盜等，且每噸所需費用比使用磷化氫熏蒸除蟲要少，其智能化也大大降低了人工成本[16]。其他研究也表明氮氣濃度越高， 維持時間越長，殺蟲效果越好，高濃度氮氣還對糧食微生物起到一定抑制作用。氮氣氣調技術不僅能保持儲糧的品質，且啟封后不會出現品質加速變化。多年應用結果證明氮氣氣調儲糧可實現綠色儲糧，符合我國糧食貯藏的發展方向[17]。

1.4 糧面壓蓋儲糧技術

我國在1998 年之后建設了較多的高大平房倉，其倉頂積熱是影響儲糧安全的一大問題，近些年一種給糧“蓋被子”的技術被廣泛應用在南方高溫高濕地區，通過在糧堆表面覆蓋冷氣囊、隔熱板、包裝物、稻谷殼等，不僅可吸收糧面表層的結露，而且減少了糧堆與空氣的濕熱交換，延緩糧溫上升。樂大強[18]通過在初春氣溫回升以前對稻谷進行覆蓋糧面處理，使得高溫季節糧溫有效降低3 ℃，且倉內害蟲情況相對好轉，這可能是壓蓋使得糧堆造成缺氧環境，從而達到了綠色儲糧的目的。前人通過對比糧面壓蓋材料，發現聚苯乙烯泡沫板是物美價廉的隔熱保溫材料。荊門直屬庫通過對比聚苯乙烯泡沫板和稻殼壓蓋控溫，發現兩者都使得高水分稻谷都達到較好的降溫效果，但發現稻殼壓蓋的糧堆表層糧溫還要更低2 ℃左右。并提出在壓蓋時要做到“嚴、緊、密、實”，為達到更好效果可在表面在覆蓋薄膜處理。包中平在高溫高濕地區采取毛毯、保溫板壓蓋配合復合膜密封，可比單一壓蓋處理再有效降低3 ℃，達到準低溫儲糧目的。壓蓋材料還可反復利用，是較為經濟的選擇，也符合綠色儲糧的觀念[19]。

1.5 內環流儲糧技術

內環流控溫技術是整合了機械通風技術、保溫技術和環流技術發展起來的，其原理是一定量的糧食每上升1 ℃，吸收倉內空氣熱量而導致倉溫的降低。糧倉在冬季在糧堆內的蓄積冷源，在高溫季節再通過倉溫糧溫的熱交換，把糧溫維持在一定溫度水平，從而解決冷心熱皮現象，達到準低溫安全儲糧目的。中儲糧聊城直屬庫利用內環流控溫技術基本實現了低溫儲糧、綠色儲糧。天津貫莊庫通過倉內環流均衡溫濕度儲糧技術，使得夏季因濕熱轉移而導致糧堆局部發熱現象得到有效解決， 確保了儲糧安全同時降低了儲糧費用[20]。楊紅森[21]研究表明，內環流技術在達到降溫的目的同時有效減少了糧食水分損耗，提升了儲糧經濟。與此同時，內環流技術可明顯改善倉內濕度降低，并有效控制儲糧害蟲繁殖，可減少熏蒸次數和蟲害損失[22]。在內環流技術的推廣下，保管員的勞動強度大大降低并改善了倉儲作業環境，有效減少了倉儲成本，是一種安全、經濟、有效、無污染的綠色儲糧技術。

1.6 環流熏蒸儲糧技術

雖然我國采用不同技術達到了一定的殺蟲效果，但儲糧害蟲仍然是儲糧過程中面臨的重大難題。儲糧害蟲一方面嚴重危害了儲糧安全，會造成糧食數量巨大損失；另一方面還降低了儲糧的食用品質、種用品質、加工品質和工藝品質，并對糧庫使用壽命也造成不利影響[23]。磷化氫熏蒸劑殺蟲在我國已經有70 年的使用歷史了，但傳統熏蒸操作因其在倉內分布不均，或熏蒸濃度下降較快等原因的影響，經常出現部分害蟲處于亞致死狀態，當熏蒸結束后害蟲抗性日益增加，導致很多失敗熏蒸及其二次熏蒸。不但加大了人工成本及儲糧成本，還對糧食品質產生不良影響。針對熏蒸氣體擴散速度慢、滲透困難，環流熏蒸技術應運而生，很好地解決傳統熏蒸殺蟲效果差的問題。環流熏蒸是通過環流管道在倉內連接成一個閉合環流熏蒸回路，氣體利用環流風機產生的動力，在糧堆內循環并快速分布均勻，以達到增效熏殺害蟲的熏蒸技術[24]。莊波[24]研究發現，環流熏蒸技術不僅提高了熏蒸氣體利用率，并且起到了均衡糧堆溫濕、排除倉內高濕，甚至還有預防糧堆結露等功能，并減少了儲糧投入成本。汕頭直屬庫通過利用雙向環流熏蒸技術，實現了倉內熏蒸氣體濃度更均勻，環流時間更短，且可靈活控制熏蒸氣體濃度，有效延長了氣體濃度[25]。中穗儲備庫利用倉庫橫向通風與環流熏蒸共用風道，解決了熏蒸盲區的問題，利用磷化氫發生器與倉外環流管道的施藥接口相連，避免了保管員與磷化氫氣體的直接接觸，也降低了勞動強度。環流熏蒸技術以其有效提升熏蒸效果、降低熏蒸劑用量、延長濃度保持時間、減少補藥次數等優勢被快速應用到各個庫，在生態環保管理日趨嚴格的條件下， 環流熏蒸是一項值得推廣的技術[26]。

1.7 智能儲糧技術

（1） 糧情檢測技術。糧情檢測技術是將計算機技術、電子技術、通訊技術和倉儲技術等結合起來， 對糧倉內部可以進行監測， 收集數據并存儲分析，時刻把握糧食溫度、糧倉濕度及蟲害情況，從而降低糧食損耗，并達到綠色儲糧的目的。作為現代儲糧必備技術已被廣泛應用到各庫，鎮江直屬庫通過采用糧溫檢測關注倉內糧情，可做到針對不同糧情采用正確的儲糧方案，保證糧情的穩定和儲存安全[27]。李德燕等人[28]的手持式糧情檢測系統具有測量精度高、體積小、成本低、操作方便等特點，極大地滿足小型糧倉同時，也符合精準化倉儲技術服務體系建設的發展需要。為保證“四散”，有研究通過利用嵌入式系統完成了對散糧車糧情監控系統設計，滿足了糧食運輸過程糧情監測需要。隨著倉儲技術的發展，糧情檢測也會向傳感器集成化，監測無線化、移動化發展。

（2） 智能儲糧技術。智能儲糧就是對傳統通風、氣調等技術裝上智能大腦，可通過對倉內溫度濕度的監控，自動選擇最佳時機進行通風或氣調，極大地節約了成本，降低了勞動強度。浙江直屬庫通過智能充氮氣調技術，實現了倉內氮氣濃度、壓力檢測與自動氣調控制， 基本實現充氮氣調過程的自動化，降低了人工成本[29]。昆明直屬庫利用智能通風技術根據倉量的水分、溫度及環境條件準確有效地把握了通風時機，通過自動控制調劑通風時機，減少了有害通風及無效通風，很大程度上降低設備能耗和管理成本。不僅如此，智能儲糧技術還涉及了降溫通風、降水通風、調質通風、導出倉內積熱、環流熏蒸等其他功能的通風。在實際倉儲過程中，通過檢測倉內溫度、濕度等參數，分析參數間的相對關系及平衡點，并通過智能分析控制系統，實驗糧食的降溫、降水等智能化倉儲[30]。

1.8 多合一儲糧技術

單一的儲糧技術已經無法滿足我國生態儲糧、綠色儲糧的糧食貯藏技術發展趨勢和要求，近些年來我國開發了多種儲糧技術并用的多合一新型儲糧技術。例如，中儲糧總公司利用糧情檢測、機械通風、環流熏蒸、谷物冷卻組成的四合一技術，基本試驗綠色儲糧，并榮獲國家科技進步一等獎。李偉等人[31]研究表明，采用內環流控溫與氮氣氣調并用的方法，不僅控制了糧溫，而且營造了低氧環境，更有利于糧食的貯藏安全。石家莊直屬庫使用內環流技術結合空調控溫技術，有效控制了貯藏期間糧食脂肪酸含量的升高，且在均衡倉溫倉濕方面效果較好，同時減少了儲糧水分的干耗，提升了儲糧效益[32]。哈爾濱直屬庫通過雙向混流通風、環流控溫、空調補冷、臭氧殺菌儲糧系統以夏季密閉倉內環流的方法實現安全儲糧的同時實現工業化自動化控制。此外，還有如糧面覆蓋技術與空調控溫結合以減少糧食與倉溫的熱流交換，壓蓋技術配合儲糧防護劑使用以化學和物理共用方法達到滅蟲保糧的目的等一系列多合一儲糧技術[33]。這些技術成果的取得，不僅豐富了糧食貯藏控溫技術體系，保證了我國儲糧安全，還標志著我國糧食貯藏技術邁上一個新臺階。

2 我國儲糧技術及裝備仍待解決的問題

（1） 科技的進步推進控溫及氣調等儲糧向經濟有效的方向發展，在有效儲糧的同時要深切認識到倉房的氣密性是限制其發展的重要技術難題。我國倉房始建時間較早，倉房的整體設計理念及整倉的氣密性難以滿足現有要求，造成了倉儲技術資源利用率較低的情況，雖然表面封膜等技術一定程度上解決了氣密性問題，但又造成了人工成本的大量增大，在部分環境下還會造成一定的人身傷害風險。

（2） 老舊的倉庫已經不能適應新形勢、新儲糧要求的需要。一方面，老舊倉房隔熱效果差，導致夏季外部溫度以及太陽輻射容易通過墻壁及倉頂置換進倉內，提高了儲糧風險和成本。對此，應對墻體及屋頂加裝導熱系數小的材料貼合或倉頂吊頂，墻面和倉頂表層采用涂反光材料，以及倉頂淋水的方法，減少熱吸收，還應對進出氣管道、倉房門窗增加隔熱處理[34]；另一方面，老舊倉庫因設計理念，其倉糧進出庫難度較大，無法實現全機械化及自動化，極大地增加了人工成本，且在糧食進庫期間出現的自動分級現象對糧食安全保藏非常不利。為此，應重視自動分級現象研究，可采用多點進倉及安裝布料器、拋灑器等減緩自動分級現象，要最終解決還需加緊進出庫基礎理論研究[35]。

（3） 儲糧害蟲防治的基礎理論研究不足也是丞待解決的問題，缺乏對糧堆內有益和有害生物的發展規律研究，導致無法對癥下藥。實際倉儲過程中，由于對廣譜熏蒸劑過度依賴、過量和不科學使用，使其產生嚴重的抗藥性，對儲糧安全影響極大。

（4） 針對糧情檢測技術，由于基礎研究及技術方面原因，現階段也顯現出檢測項目單一，檢測抗干擾能力差，智能化程度低等問題，在面對日益復雜的糧情管理情況下，也急需開發富含多元化，高度智能化的穩定檢測系統[36]。

（5） 對糧情供需取向研究和重視不夠，當前我國主要矛盾已經發生了變化，將在糧食產業體現的尤為明顯。糧食生產的結構性失衡，糧食流通、消費產銷形式的急劇變化下，倉糧用途需求取向，對實踐優質糧食工程，以及糧食倉儲物流工作影響極大[37]。

（6） 對農村儲糧技術推廣力度不夠，落后的農村儲糧條件及儲糧知識，造成了大量糧食損耗及高水分糧、蟲糧等差糧現象，不僅減少了農民收入，打擊了種糧積極性，還為收糧、儲糧工作增加了難度，提高了成本。

3 我國儲糧技術及裝備展望

（1） 儲糧生態系統相關基礎性研究的進一步提升，其中包括糧食理化特性、品質變化機理、糧食損失關鍵控制點及技術裝備，倉儲中熱量、水分、氣體傳遞特性以及不同種類儲糧害蟲、微生物的演變機理等涉及儲糧安全的相關基礎研究。

（2） 糧情檢測要發展集成化、智能化及數字化傳感器，實現糧情的全面化監控，能做到對實際糧情的智能分析，預警及應急操作，全面實現智能化。實現各個系統的管理網絡化，便于各級糧食管理機構能隨時查詢管控各庫點糧食數據及情況。

（3） 智能化糧庫的建立，即通過對智能傳感技術、通訊技術、計算機技術、射頻識別技術、自動控制技術和專家決策系統等技術的整合，從而提升倉儲自動化、信息化和智能化管理，實現單一控溫、氣調向綜合控調技術發展、高能耗向低能耗發展、人工管理向智能管理發展等一系列綠色儲糧目標。

（4） 實現從糧食生產、加工、運輸、貯藏、消費都綠色化的“綠色一體化戰略”，使綠色倉儲的糧食得到市場和消費者的認可，將糧食“優質優價”政策進落到實處，為綠色倉儲體系的建立和完善打下堅實基礎。