天下粮仓
天下粮仓
民以食为天，粮食是人类赖以生存的物质基础。在我国几千年的历史长河中，因饥荒引发*的例子不胜枚举。时至今日，随着以家庭联产承包责任制为代表的农业政策的实施，以及以袁隆平“杂交水稻”育种技术为代表的农科技术的不断进步，粮食产量得到大幅提升，中国人民也似乎离饥饿越来越远了。
然而，中国粮食安全真的高枕无忧了吗？对于这个问题，国家粮食局科学研究院常务副院长吴子丹的回答显得冷静且谨慎，“中国人口众多，粮食安全始终是一个巨大压力，如果不能突破现代粮食储备技术的瓶颈，国家的粮食安全就难以实现！”
国之大计：打造天下粮仓
粮食安全到底有多重要？最近的一次粮食危机足以说明一切。2008年初，粮食危机震撼全球，世界粮食库存一度跌破历史新低，并带来连锁反应，米价大幅上涨、多国出现粮荒进而引发社会*。“手中无粮，心中发慌”，粮食安全事关国家的安全和社会的稳定。
从新中国成立以来，粮食问题便一直困扰着我国社会和经济的发展。在那个粮食极度匮乏的年代，忍饥挨饿成了广大人民群众的“家常便饭”。直到上世纪70年代后期以来，“饥饿”才逐渐远去。家庭联产承包责任制试点成功，借着改革的春风，在全国推广；与此同时，由袁隆平等培育出来的“杂交水稻”也开始大面积推广种植。生产力和生产关系的革新，让我国粮食生产的潜力得到了空前释放。1984年，我国粮食总产量突破8000亿斤大关，当时所保持的人均800斤的记录，至今还未曾被打破。
就在粮食产量不断提高的同时，粮食仓储方面存在的诸多问题也开始不断暴露出来。仓容不足、仓储设施陈旧、技术和设备落后等众多问题，导致粮食储藏期间品质劣变快，结露、发热、虫害、霉变时有发生，中央储备粮中的陈化粮比例甚至曾一度高达15%！
此外，说到我国的粮食安全问题，就不能不提中国的特殊国情。中国是世界第一人口大国，假设13亿国民每人每天消耗1斤粮食，全国一天就要消耗掉13亿斤粮食。因此一旦遇到欠收、自然灾害等问题，我国粮食需求的压力将瞬间剧增，如果没有足够的储备粮食，整个国家乃至世界的安全稳定，都将面临巨大威胁。这便决定了我国粮仓必须具有储量大、储期长等特点。
为了增强国家粮食宏观调控能力，从上世纪90年代初开始，国务院决定建立国家专项粮食储备制度，逐步增加粮食储备。1998年以来，国家分批建设上千个大型国家储备粮库。新建储备粮库采用了大仓容，高粮堆方案，单仓容量是过去粮仓的2至10倍，并要求每批粮食有较长储存期。高大仓型虽然节约土地，但是这种高大的仓型也给粮食的安全长期储存带来很大的风险。
在吴子丹看来，粮食同样是有生命的，需要细心地呵护。“粮食是高能量的有机体，会呼吸、能发热。高大粮堆的温度、水分分布难以均匀，会产生严重的湿热转移，导致粮食发热变质、结露霉变或生虫；对高大粮堆进行常规熏蒸杀虫处理时，熏蒸杀虫药剂不能充分渗透，存在熏蒸死角，杀虫不彻底。而加大用药剂量，不仅会导致害虫抗性增强，而且药剂残留也会增加，对食品安全十分不利；大仓容粮堆积热难散，易导致粮食品质快速劣变，新建储备粮库的仓容大，单仓就可装满千余辆普通卡车，一旦粮食出问题，倒仓处理时间长、损失损耗更严重。”
新型粮仓即将建立起来，与之配套的新型粮食仓储技术却尚未形成，而传统的储粮技术和经验早已无法适应新粮仓的需求。发达国家的粮食周转率高，储藏周期短，一般只需3到6个月，与我国储备粮储藏时间相对较长的特殊国情相比，所需的仓储技术亦有天壤之别。总而言之，很少有现成的技术和装备可供我国借鉴应用。
为了保障国家粮食安全，突破这一技术难题，吴子丹所在的项目单位从“七五”末期到“十五”期间，持续开展了20余项国家和省部级相关课题研究，经过系统研究储粮基础参数、规律、方法和理论，实施关键技术攻关和集成创新，突破了粮食储备技术这一“瓶颈”，最终为国家储备粮的安全储存提供了有力的技术支撑。 为粮食安全穿上“防弹衣”
生产是粮食安全的基础，储备是粮食安全的保证。如果说袁隆平的杂交水稻技术是从生产领域着手，为粮食安全奠定了重要基础，那么，吴子丹、卞科、徐永安等组成的项目团队，则是以粮食储备技术为突破口，研究开发出新型的储粮技术，恰似替粮食安全穿上了一件“防弹衣”。
针对防治有害生物、保持储粮品质、降低损耗等粮食储备的基本问题，和我国仓容大、粮堆高、储期长的特有情况，以及绿色、节能、环保等新要求，吴子丹所在的项目单位经过综合调研和多方论证，提出了“综合治理，实施以粮食储备\'四合一’新技术为核心的集成创新”的总体思路。总体思路确定以后，项目单位采取分兵出击、各个击破的战略，分别在粮食储备技术、粮食储备理论和方法、储备粮物流配套技术、无公害储粮技术拓展等几大领域展开了一系列创新行动。
“四合一”粮储技术：突破瓶颈
在粮食储备技术方面，传统方法和单一技术无法解决高大粮仓储粮中温度、水分、微生物和害虫等多因素影响储备粮品质的问题。为此，项目单位先后研发了智能控制储粮机械通风技术、低剂量磷化氢环流熏蒸技术、智能粮情检测分析技术和高效谷物冷却技术，并将四项技术进行了集成创新和标准化设计，一举破解了高大粮仓的储粮难题。
他们研究出来的智能控制储粮机械通风技术，运用自主研发的粮食通风数学模型和计算机智能分析技术，可以精确预测粮堆的平衡湿度和露点变化，跟踪大气和粮堆的温差、湿差变化以控制通风，防止了粮食结露霉变，并大幅降低了能耗。 在低剂量磷化氢环流熏蒸技术中，他们开发出了均布气流、低线速防爆的环流系统。其中，二氧化碳阻燃、精确定量的仓外气体发生器、以及快速检测、适时补药等技术和设备，更是突破了抗性治理的难题，用药量只有常规熏蒸的几分之一。在这一技术基础上，他们项目单位还制订了粮食仓库磷化氢环流熏蒸装备的国家标准。
智能粮情检测分析技术的创新则好比为仓库安装了“大脑”。针对以往粮情检测技术不能准确区分粮堆正常变化和异常变化，造成漏报警影响储粮安全，或误报警浪费大量处置物力人力等问题，项目单位运用自动学习和推理分析技术，建立智能分析模型，进行粮温变化曲线的推理拟合，可准确分析和预测粮情变化。该技术创新解决了基层储备粮库缺乏高级专业分析人员、大量粮情数据不能及时分析的难题。该技术克服了以往检测系统不耐熏蒸腐蚀、不抗雷击、可靠性差、损坏率高等技术难题，为储粮安全提供了利器，并成为制订《粮情测控系统》行业标准的依据。
机械制冷低温储粮需要精确地在线控制冷风温度和湿度，不稳定的温湿度易造成储粮在降温中吸潮、结露、变质等。长期以来，只有少数境外企业掌握着这种技术，因此，进口谷物冷却机价格高、能耗较大，难以推广。为了不在这一技术上受制于人，项目单位通过反复攻关，开发出了智能变频调节、分级制冷、余热控湿等自主技术，冷却效率达到国外名牌产品的1.6倍，价格却只需国外进口机型的一半。由于物美价廉，谷物冷却低温储粮技术被大批储备粮库采用。相关技术指标已纳入了国家标准和行业标准。
在以上四项技术分别取得重大突破的基础上，项目单位又进一步开展了四项技术的集成创新。新形成的“四合一”新技术、新工艺，实现了机械通风系统与环流熏蒸系统的网路共用，粮情测控分析系统与机械通风系统的数据共享、设备联动，谷物冷却系统与机械通风系统的冷量匹配、作用互补。系统集成实现功能优化和标准化，提高了技术和设备的整体效能，基于这一集成技术创新，项目单位还制定和修订了7项国家标准和行业标准，极大地规范了工艺流程，提高了成套设备的性价比。
理论与配套技术：多点开花
技术创新和理论创新总是相辅相成、密不可分的，在研究“四合一”新技术的同时，项目单位也不断取得储粮理论和方法的突破。他们通过粮堆湿热转移造成发热劣变的机理研究，建立了不同粮食品种的平衡水分与吸附/解吸绝对平衡湿度、以及温度之间变化规律的数学模型，首次在国际上提出了储粮通风控制“窗口”理论，论证了粮堆和大气的温湿度“窗口”条件在通风过程中的漂移规律，对预防结露和提高通风效率起到关键作用。
他们还首次提出了中国储粮生态系统理论体系，论证了我国不同的地理、气候、粮食品种和储藏特点、害虫分布、以及各种生态因子相互影响的规律，提出我国七个储粮生态区域，及其安全储粮技术对策，仓型和储粮装备的合理选择与配置原则、以及评价指标体系。
在储粮害虫抗药性治理方法方面，他们首次建立了PH3抗性害虫的击倒时间与抗性关系的数学模型和快速检测方法，建立了PH3抗性害虫的交互抗性和抗性遗传模型，提出了有效防治抗性害虫的关键对策和参数。制订了《磷化氢环流熏蒸技术规程》和《储粮化学药剂管理和使用规范》行业标准。 根据我国主要大城市的温、湿度变化、年降水量和地理等参数，项目单位提出了不同区域储粮温、湿度变化对储粮品质和粮食陈化影响规律的数学表达；提出了低温储粮新工艺和经济优化模式；建立了低温和准低温储粮新指标体系。 为了解决粮食在物流运输方面缺乏相关配套技术的问题，吴子丹所在的项目单位研发出了“多用途散粮汽车”，首创的具有专用性与通用性相结合的车厢，卸车效率比传统包装提高１倍以上，将散粮汽车经济运行半径提高1.5倍，有效解决了散粮长途运输返空效益差的难题。
针对我国东北超高水分玉米一次性烘干有损玉米质量，二次烘干能耗高、破碎多的难题，项目单位研究出“多段变温干燥-缓苏新工艺”，实现大型烘干机在保质前提下一次烘干、大幅降水到安全标准，降低了能耗和破碎率。
为减少粮食中化学药剂使用，项目单位建立了CO2与虫霉控制和储粮品质控制的关系模型，开发了CO2气调新工艺，研发了整仓气密新技术。他们首创了CO2气调储粮浓度自动监控与供配气技术和粮仓CO2浓度快速检测装置，首次建造了我国单仓容量5000吨的现代化CO2气调粮仓。该技术已在在五个省21万吨粮库成功示范推广，第一次大面积实现了不使用化学药剂的无公害储粮。 天下粮仓，福祉昌延
项目的实施过程得到了国家粮食局的高度重视。国家粮食局专门组织了30多位专家对这项技术的成果进行了为期一年的60多项生产性验证。现在，这项成果已经广泛推广应用。一万多台套采用该技术及标准、拥有我国自主知识产权的新型储粮设备已经应用到全国31个省市区6000多万吨仓容的中央储备粮库和地方储备粮库。在“四合一”技术的应用分布图上，1000多个采用了这种新型储粮设备的粮库变成一个个小红点，密密麻麻地分布在中国的版图上。
吴子丹等人取得的这一项目成果，目前已创造了巨大的经济效益。根据国家粮食局和农科院经济研究所统计，该成果从2003年全面应用以来，中央储备粮中的陈化粮比例当年就出现大幅下降，两年之内降基本消灭了陈化粮，大大地减少了粮食损耗，改善了出库粮食的品质，降低了能耗和储粮费用，创造的经济效益高达290多亿元。
除了经济效益之外，该成果所取得的社会和生态效益同样令人欣喜。吴子丹项目单位研发的这一系列技术成果，使化学药剂的使用量大幅降低，减少了对环境和生态的影响，加快了无公害和绿色储粮技术的普及，提高了食品卫生的基础安全水平，使全国的粮食消费者从中受益。
2009年国务院组织的全国粮食清仓查库结果表明：体现储备粮新鲜程度的宜存率指标从70%提升到99%。再次证明采用本技术成果后，中央储备粮的总体质量达到历史的最好水平，对确保国家粮食安全意义重大。
为了使这些技术得到更好的应用，项目单位先后培训了粮食企业技术骨干和创新型人才一万多人，对我国的粮食储藏科技进步产生了深远的影响。在国际交流中得到了世界著名粮食专家的高度关注与肯定，显著提升了我国在粮食产后技术领域的国际地位。 国家粮食局组织的有两院院士参加的专家组对本项目评审意见认为：“（该项目）集成创新了粮情检测、机械通风、环流熏蒸和谷物冷却\'四合一’储粮新技术体系，系统解决了我国粮食储备特有的仓型大、粮堆高、储期长的技术难题，使我国储备粮库的技术装备水平实现了向现代化的整体跨越”；“该项技术具自主知识产权，其集成创新成果的全面转化应用，使得中央储备粮的质量总体达到历史的最好水平，社会和生态效益巨大，显著提升了我国在粮食产后技术领域的国际地位，对确保国家粮食安全意义重大。综上所述，该项技术总体达到国际先进水平，部分技术处于国际领先地位。”这项成果最终获得2010年国家科学技术进步奖一等奖。 这些光辉成果，是项目单位集体汗水和智慧的结晶。“宁流千滴汗，不坏一粒粮”，这是整个团队成员埋头奋斗的动力和目标。身为项目总负责人的吴子丹，主持了整个项目的策划和组织实施，也见证并参与了国家在短短几年间建成现代化粮库的恢弘进程。
“鞋合适了，脚就没感觉”，粮食安全的最大目标，就是要尽可能地让国民避免粮食问题带来的不适感和危机感。“现在我们还有很多工作要做，包括节能减排、低碳等。未来几年，希望有更多的新技术提供给老百姓，”谈及已取得的成果，吴子丹轻描淡写、一语带过，而对未来，却始终满怀憧憬。 （出处：《科学中国人》2011年第5期）
