我國是一個蔬菜種質(zhì)資源十分豐富的國家,是公認的世界上許多蔬菜起源中心之一。在我國,南北蔬菜種類有很大差異,南方蔬菜種類比北方豐富,尤其是廣東省蔬菜資源在我國占有重要地位。據(jù)已入國家長期庫蔬菜種質(zhì)統(tǒng)計,廣東省的菜心、芥蘭、豇豆、節(jié)瓜、苦瓜、絲瓜等在全國占有絕對優(yōu)勢。/六五0至/八五0期間,廣東省農(nóng)科院蔬菜研究所共收集保存蔬菜種質(zhì)資源3 000多份,并對廣東省的蔬菜種質(zhì)資源進行了性狀鑒定,經(jīng)整理和繁殖,送交國家種質(zhì)資源庫作長期保存。/九五0期間,廣東省農(nóng)科院蔬菜所與中國農(nóng)科院作物品種資源研究所共同對京九鐵路沿線粵北段平遠、和平、龍川、始興4個縣的蔬菜資源進行了搶救性考察收集,收集到各類蔬菜種質(zhì)資源502份。但是,由于種質(zhì)資源庫建設滯后,貯存設備、設施不夠完善,原收集保存的部分種質(zhì)資源包括部分我省傳統(tǒng)的名優(yōu)蔬菜品種已損失。
     2002年,廣東省科技廳與廣州市科技局共同資助立項,建立廣東蔬菜種質(zhì)資源庫。至2003年10月,廣東省農(nóng)科院蔬菜研究所已建成一座體積55 m3、庫容約2.3萬份、可調(diào)溫調(diào)濕的現(xiàn)代化蔬菜種質(zhì)資源中期庫�，F(xiàn)將該種質(zhì)資源庫建設的技術關鍵報道如下。
1 機組的選擇
     制冷機組是種質(zhì)資源庫的核心部分,其制冷除濕性能直接關系到種質(zhì)貯藏的壽命。廣東蔬菜種質(zhì)資源庫建設對外招標要求達到的技術指標是冷庫溫度(-5)e,相對濕度[50%。制冷機組的選購根據(jù)種質(zhì)庫的耗冷量來決定。
1.1 種質(zhì)庫耗冷量計算方法
     本種質(zhì)庫總耗冷量(Q)由圍護結(jié)構(gòu)耗冷量(Qa)、日進貨耗冷量(Qb)、操作耗冷量(Qc)3部分組成。具體計算方法為:Q=(Qa+Qb+Qc)R[3],其中R為管道耗冷系數(shù),取1.07,經(jīng)計算求得本種質(zhì)庫總耗冷量為2329.7 W。
1.1.1 圍護結(jié)構(gòu)耗冷量(Qa) Qa=KFvt。其中,K:傳熱系數(shù),150 mm厚聚氨酯K=0.17 W/m2#e;F:圍護結(jié)構(gòu)外表面積,為105.3 m2;vt:室內(nèi)裝配庫溫度為32e,冷庫最低設計溫度為-10e,計算出vt值為42e。計得本種質(zhì)庫圍護結(jié)構(gòu)耗冷量為751.8W。
1.1.2 日進貨耗冷量(Qb) 本種質(zhì)庫為中期庫,使用要求是每10天左右進貨1次,每次約25 kg,按鋁箔袋包裝,每天進貨1次計算,日進貨耗冷量Qb=Qb1+Qb2。(1)種質(zhì)耗冷量Qb1= G1@C1@vt@0.28/24=13.4 W,其中G1=25 kg、C1=1.09 kJ/kg#e、vt=42e、0.28為單位換算率(下同);(2)包裝耗冷量Qb2=G2@C2@vt@0.28/24=2.1 W,其中G2為鋁箔袋包裝約10 kg、C2=0.42 kJ/kg#e、vt=42e。計得本種質(zhì)庫日進貨耗冷量為15.5 W。
1.1.3 操作耗冷量(Qc) 包括照明耗冷量(Qc1)、電動機運轉(zhuǎn)耗冷量(Qc2)、開門耗冷量(Qc3)和工作人員耗冷量(Qc4),操作耗冷量Qc=Qc1+Qc2+Qc3+Qc4。(1)照明耗冷量Qc1=7.5 W/m2@21.73 m2@0.6=97.8 W,其中7.5 W/m2為單位面積照明燈功率、0.6為同期使用系數(shù)、21.73 m2為冷庫內(nèi)面積;(2)電動機運轉(zhuǎn)耗冷量Qc2=860 N=137.6 W,其中N為冷風機電機功率,所選設備為0.16 W,860為熱功當量;(3)開門耗冷量按每天開門0.5 h、室溫32e、庫溫-10e計算,Qc3=465.2 W;(4)工作人員耗冷量按每天進入冷庫4人次、每人每次0.5 h計算,Qc4=709.4 W。計得本種質(zhì)庫操作耗冷量為1410.1 W。
1.2 設備選型
     根據(jù)上述計算得出的總耗冷量,結(jié)合設備招標提供的技術參數(shù),廣東蔬菜種質(zhì)資源庫選用了低溫風冷型可調(diào)溫調(diào)濕的農(nóng)業(yè)種子貯藏庫專用機組。該機組制冷及除濕日運轉(zhuǎn)時間合計設計為18 h,選機負荷為3106.3 W。在夏季室外環(huán)境溫度為40e、庫溫為-10e時,主機(5HP)制冷量為6047.6 W,備用機(3HP)制冷量為3605.3 W,完全可以滿足庫溫-10e時制冷量3106.3 W的要求。
2 庫體構(gòu)建
     種質(zhì)庫的庫體包括墻體、頂板、地下保溫層和地坪等。為了減少外界熱量傳入庫內(nèi),影響庫溫的相對穩(wěn)定,節(jié)省能耗,種質(zhì)庫采用的保溫層必須具有良好的絕熱性能。根據(jù)廣東蔬菜種質(zhì)資源庫要達到的技術指標及中期庫一般采用的保溫層材料及厚度,該種質(zhì)庫的墻板及頂板選用了國內(nèi)優(yōu)質(zhì)的150 mm厚聚氨酯雙面噴塑鋼板冷庫板,現(xiàn)場拼裝施工,其優(yōu)點是比重輕、導熱系數(shù)小、吸水率低,有自熄性。庫門為150 mm厚聚氨酯冷藏門,配進口閉門器及五金件,根據(jù)種質(zhì)庫原門洞大小預先訂造。地下保溫板選用導熱系數(shù)為0.027W/m#k的進口舒泰龍XPS保溫材料,厚度為125mm。所有庫板接縫及地坪保溫板均進行密封防潮處理。考慮到移動種子架滑軌承重問題,在地下保溫層上鋪設了10 cm厚的鋼筋混凝土,以減輕滑軌對保溫板的局部壓力。為了防凍,混凝土所用水泥為高標號硅酸鹽水泥,鋪設混凝土時還預留了庫內(nèi)化霜水的地漏。
3 種子架的選用
     種質(zhì)資源庫的種子架有固定式和活動式兩種類型。固定式種子架不能移動,種子架之間要留走廊,以便存取種子和人員通過,走廊占用面積較多,因此大大降低了種質(zhì)庫的有效庫容。廣東蔬菜種質(zhì)資源庫采用的是移動式密集種子架,由架體、種子筐和傳動裝置組成。移動種子架架體大小為寬2.65 m、長4.16 m、高2.00 m,體積22.05 m3。種子架分12層,層間距15 cm;分8列,每列寬52 cm、長265 cm;每列4節(jié),每節(jié)長60 cm。距地板15 cm高開始放種子筐,一共可擺放規(guī)格為59.5 cm@49.0 cm@13.0 cm的種子筐384個。傳動裝置由軌道、滾輪、鏈條、軸承、鏈輪、軸和搖把等組成,種子架可通過搖把輕便地來回移動。
廣東蔬菜種質(zhì)資源庫的設計貯存量為:大粒蔬菜種質(zhì)每份120~200 g、小粒蔬菜種質(zhì)每份30~60 g,每個種子筐可裝載大粒種子40~60份、小粒種子100~150份,按2/3的種子筐用于貯存大粒種子、1/3的種子筐用于貯存小粒種子計算,廣東蔬菜種質(zhì)資源庫的庫容量達2.3萬份以上。
4 包裝材料的選用
     為防止種子在貯藏過程中因吸濕而導致活力下降,必須將干燥后的種子裝入密封的容器中。目前使用較多的密封包裝容器有玻璃容器、金屬容器和鋁箔袋,其中鋁箔袋在世界上應用最廣泛。我國國家種質(zhì)庫使用的種子包裝容器有螺旋式馬口鐵種子盒、防銹鋁一次性密封種子盒和鋁箔袋。廣東蔬菜種質(zhì)資源庫選用鋁箔袋作為包裝容器,其優(yōu)點是使用方便、造價低、占用貯藏空間少、質(zhì)量輕、搬運和管理方便等。其原料主要是鋁箔和聚乙烯,每袋年滲水量小于40 mg。鋁箔袋規(guī)格有3種,大袋為26 cm@12 cm,用于包裝大粒種子,如菜豆、豇豆、苦瓜、絲瓜、甜玉米等;中袋為18 cm@10 cm,用于包裝中粒種子,如黃瓜、白瓜、西瓜等;小袋為12 cm@8cm,用于包裝小粒種子,如茄果類、葉菜類等。因種子袋封口需要,還配備了1臺自動熱合機。
5 種質(zhì)資源前處理室建設
     為了保證入庫種子的初始發(fā)芽力及在庫內(nèi)能保持較長的貯藏時間,種子入庫前必須進行發(fā)芽率測定和干燥處理。本所于2003年12月已建成了蔬菜種質(zhì)資源前處理室。該前處理室添置了干燥箱、電子分析天平、快速水分測定儀等儀器設備。種子發(fā)芽率測定所采用的技術主要依據(jù)5農(nóng)作物種子檢驗規(guī)程 發(fā)芽試驗6(GB/T 3543.4-1995)要求,并結(jié)合實際情況作了適當?shù)恼{(diào)整。種子干燥采用的條件是烘箱溫度為(30?2)e、室內(nèi)溫度<18e、相對濕度<40%;干燥時間依種子大小、種殼厚度和和密度的不同而異,一般為3~5天。入庫種子含水量測定采用抽測的方法,經(jīng)抽測的種子含水量應達到中期庫貯藏要求(<9%)。抽測比例為每批次每種作物送交入庫種子份數(shù)的15%~20%。
6 廣東蔬菜種質(zhì)資源庫的運行情況
     種質(zhì)庫建成后即進入調(diào)試和試運行,目的是檢查機組的制冷除濕效果是否達到設計標準。機組運行前需預熱,預熱時間根據(jù)氣溫而定,一般為2~8 h,氣溫低則預熱時間長。預熱完成后,可根據(jù)要求設定庫房溫度和濕度。本種質(zhì)庫所用機組運行時先制冷后除濕,即當溫度降到設定值、庫內(nèi)濕度上升到一定值后再除濕。廣東蔬菜種質(zhì)資源庫運行一段時間后的監(jiān)測結(jié)果見表1。從表1看出,在廣州市氣溫較高的6月中旬,甚至日氣溫較高的白天,主機和備用機的溫、濕度均能降到設定值(-5e,45%)。當庫溫\-2.9e時開始制冷,這時庫內(nèi)相對濕度增加,而在停機后相對濕度下降;當相對濕度\48.0%時開始除濕,這時庫內(nèi)溫度上升。在運行過程中,機組還會根據(jù)蒸發(fā)器結(jié)霜情況自動除霜,這時庫內(nèi)溫度會略為上升,而相對濕度上升幅度較大,但在隨后的制冷過程中相對濕度又會降低至一定值。按冷庫設計規(guī)范[5],除霜過程中庫內(nèi)溫度升高幅度應[7e。在名義工況下,當庫容100 m3時,制冷設備工作時間系數(shù)應[0.7。試驗結(jié)果表明,兩臺機組的工作時間系數(shù)、除霜過程溫度升高值均符合規(guī)范要求,說明該種質(zhì)資源庫的各項運行指標達到設計要求。由于本種質(zhì)庫備用機功率較小,按原設計要求,僅在主機發(fā)生故障時及年氣溫較低的12~2月份使用。

注:(1)主機檢測日期為6月12日,外界環(huán)境溫度為29.6~33.6e,相對濕度為57%~65%;備用機檢測日期為6月13日,外界環(huán)境溫度為31.8~33.1e,相對濕度為41%~46%。(2)表中溫、濕度為庫內(nèi)環(huán)境數(shù)值,取平均值;表中/-0表示未能獲得相應數(shù)據(jù)。(3)工作時間系數(shù)=每天工作時間/24。
7 結(jié)語
     廣東蔬菜種質(zhì)資源庫經(jīng)過9個月的運行,庫內(nèi)溫、濕度技術指標達到作物種質(zhì)資源中期庫設計要求,即庫溫為(-5?5)e、相對濕度[50%,運行情況正常,可以接納種質(zhì)入庫保存。該種質(zhì)庫采用移動式密集種子架,使庫內(nèi)只需留相互垂直的兩條通道,大大地提高了種質(zhì)庫的有效庫容,庫容達到2.3萬份以上。經(jīng)過干燥、密封包裝,原始活力達到國家種質(zhì)庫初始芽率標準的蔬菜種質(zhì),在該種質(zhì)庫內(nèi)保存,其活力預計可維持在10~15年,從而為我省蔬菜種質(zhì)資源的妥善保存創(chuàng)造了極為有利的條件。
     目前制冷機組有風冷和水冷兩種類型。水冷式機組需設置水泵、水箱、散熱塔等設備,投資較多,給水系統(tǒng)停水時間較長時就不能正常工作。風冷式機組無須輔助設備,投資較少,使用方便,容易實現(xiàn)自動控制,但在氣溫較高時,冷凝溫度也較高。因此,在建設種質(zhì)資源庫時,應根據(jù)實際情況綜合考慮,平衡利弊,揚長避短,選擇適合的制冷機組。廣東蔬菜種質(zhì)資源庫為一個獨立的庫房,因此需配備2臺機組:主機1臺,備用機1臺。如果在同一地點建設多個種質(zhì)資源庫,從節(jié)約成本角度考慮,溫、濕度技術要求相同的2~3個冷庫可通過聯(lián)控系統(tǒng)實現(xiàn)共用1臺備用機組,還可將各種質(zhì)庫的控制系統(tǒng)集中安裝到1間房內(nèi),用聯(lián)網(wǎng)計算機對庫內(nèi)的運行情況(溫、濕度條件等)集中監(jiān)測,用閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)對整個庫內(nèi)場景實時監(jiān)控,實現(xiàn)多個種質(zhì)資源庫的現(xiàn)代化管理。

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