朱廣飛，周新群，易小蘭，謝奇珍，婁 正，沈 瑾，王小萌，趙玉強

·農(nóng)產(chǎn)品加工工程·

中國農(nóng)民專業(yè)合作社糧食收儲典型技術(shù)模式構(gòu)建與評價

朱廣飛1,2，周新群1,2，易小蘭3，謝奇珍1,2※，婁 正1,2，沈 瑾1,2，王小萌1,2，趙玉強1,2

（1. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃設(shè)計研究院農(nóng)產(chǎn)品加工工程研究所，北京 100125；2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)后處理重點實驗室，北京 100121；3. 南京財經(jīng)大學糧食和物資學院，南京 210003）

針對中國農(nóng)民專業(yè)合作社糧食產(chǎn)后收儲過程存在的損失率高、能耗高、技術(shù)不匹配等現(xiàn)狀，該研究結(jié)合實地調(diào)研資料和數(shù)據(jù)，運用文獻研究和工程技術(shù)集成法等構(gòu)建了農(nóng)民合作社糧食收儲技術(shù)集成方案，并利用層次分析法等構(gòu)建了糧食收儲技術(shù)模式評價體系；考慮經(jīng)營主體、糧食種類、全環(huán)節(jié)等因素，從模式內(nèi)涵、適宜范圍、模式方案等進行設(shè)計，分別構(gòu)建了東北玉米清潔能源機械干燥模式、中原兩熟區(qū)綠色能源自然干燥模式、南方稻谷機械化干燥分類收儲模式。以遼寧省某農(nóng)民專業(yè)合作社收儲模式為例，優(yōu)化后其評價值從中等級躍升到優(yōu)等級別，實際運行結(jié)果顯示：收儲環(huán)節(jié)的損失率由初始的9%降低到5%左右，玉米霉變率從4%～8%降低到2%以內(nèi)，干燥能耗降低30%以上。表明用構(gòu)建的收儲模式來指導特定區(qū)域農(nóng)民合作社糧食收儲技術(shù)方案優(yōu)化改造是可行的，可以為促進中國糧食產(chǎn)后減損保質(zhì)、農(nóng)民增收等提供參考。

農(nóng)業(yè)；糧食；農(nóng)民專業(yè)合作社；全程；模式；優(yōu)化

0 引 言

近年來中國糧食行業(yè)生產(chǎn)量、庫存量、進口量“三量齊增”的現(xiàn)狀[1-3]，引發(fā)了現(xiàn)有糧食收儲體系和結(jié)構(gòu)的持續(xù)改革。同時，中國糧食產(chǎn)后環(huán)節(jié)損耗嚴重[4-6]，僅在儲藏、運輸和加工環(huán)節(jié)，每年損失量約3.5×1010kg[7]。目前，農(nóng)民合作社等新型經(jīng)營主體正蓬勃發(fā)展，合作社數(shù)量已從2007年的2.6萬家發(fā)展到2019年的193.5 萬家，流轉(zhuǎn)土地總量達7.73×106hm2，輻射帶動全國近一半的農(nóng)戶[8-9]，其中糧食種植類約占合作社總數(shù)的20%。合作社的發(fā)展，促進了糧食種植的集約化、規(guī)?；剑捎谙忍旆A賦不足，加之資源要素缺乏，糧食產(chǎn)后損失比例一直比較高[10]。

國內(nèi)外學者基于不同視角對農(nóng)民專業(yè)合作社進行了研究，Grashuis[11]對美國農(nóng)民合作社生存因素的研究表明，新建和年久的農(nóng)民合作社更容易退出，成員規(guī)模與農(nóng)民合作社存活率的關(guān)系呈U形。Skevas等[12]的研究表明，空間溢出效應會影響到鄰近合作社的技術(shù)效率，同時技術(shù)效率也會受到合作社水平特征（年齡、流動性、差異化和會員規(guī)模等）的影響。Mérel等[13]、孔祥智[14]和譚銀清[15]等分別對合作社運行穩(wěn)定性、合作社類型和合作社組織變異進行研究。王耀鳳等[16]的研究表明“玉米籽粒機械化收獲＋糧食烘干技術(shù)”模式在技術(shù)上更可靠、收益更明顯；鄭菲等[17]提出“檢測技術(shù)→自適應控制→工藝系統(tǒng)→機械設(shè)計→除塵與能量回收→成套技術(shù)設(shè)備→單機與聯(lián)機作業(yè)”的干燥技術(shù)模式，實現(xiàn)了系統(tǒng)節(jié)能和模式節(jié)能；易文裕等[18]對四川省農(nóng)民合作社、家庭農(nóng)場、農(nóng)戶糧食收后減損技術(shù)的研究表明，“散裝運輸+機械烘干+農(nóng)戶PE整體密封低氧倉儲糧”的綜合減損技術(shù)模式是可行的。

可見，目前關(guān)于合作社的研究主要集中在合作社類型、發(fā)展規(guī)律、品牌效應等方面[19-21]，而關(guān)于合作社收儲模式的研究大多局限于單一環(huán)節(jié)，鮮有從全程化、產(chǎn)業(yè)化的角度對糧食收儲體系進行深入分析，系統(tǒng)性的農(nóng)民合作社糧食收儲模式研究尚未見報道。本文擬在糧食品種、種植區(qū)域與規(guī)模、全環(huán)節(jié)等方面調(diào)研分析的基礎(chǔ)上，采用技術(shù)經(jīng)濟理論、層次分析法等評價方法，通過技術(shù)集成與優(yōu)化創(chuàng)新形成糧食產(chǎn)后全程收儲技術(shù)模式，以期為解決中國糧食產(chǎn)后損失較大、品質(zhì)堪憂、農(nóng)民增收受限等一系列突出問題提供參考。

1 研究區(qū)域與種植規(guī)模

1.1 研究區(qū)域

小麥、玉米和稻谷是中國最為重要的糧食作物[22]，因此作為本文研究的對象。其中，小麥主產(chǎn)區(qū)域主要是河南、山東、河北、江蘇、安徽五省，稻谷優(yōu)勢主產(chǎn)區(qū)是湖南、江西、湖北、江蘇、四川、安徽六省，玉米主產(chǎn)區(qū)域是吉林、遼寧、山東、內(nèi)蒙古、河北、河南和黑龍江七省[23]。由于氣候?qū)Z食生產(chǎn)、收獲、儲藏等具有重要的影響，根據(jù)氣候條件中國可劃分為高寒干燥儲糧區(qū)（第一區(qū)）、低溫干燥儲糧區(qū)（第二區(qū)）、低溫高濕儲糧區(qū)（第三區(qū)）、中溫干燥儲糧區(qū)（第四區(qū)）、中溫高濕儲糧區(qū)（第五區(qū)）等7個儲糧生態(tài)區(qū)域[24]。因此，為使研究區(qū)域具有代表性和技術(shù)共性，本文選取吉林、遼寧（主要在第三區(qū)）、河南、山東、河北（主要在第四區(qū)）、湖南、江西、廣東（主要在第五區(qū)）等地作為研究區(qū)域，分別選擇其典型的農(nóng)民專業(yè)合作社進行調(diào)查研究。

1.2 種植規(guī)模

農(nóng)民專業(yè)合作社種植規(guī)模數(shù)據(jù)的獲得主要來自兩個方面：一是農(nóng)業(yè)農(nóng)村部《中國農(nóng)村合作經(jīng)濟統(tǒng)計年報》[9]，二是來自課題組的調(diào)研所得。課題組分別于2017年9月、2018年9～10月、2019年3～4月、2020年11月期間分別對吉林（17個）、遼寧（17個）、河南（16個）、山東（16個）、河北（16個）、湖南（16個）、江西（16個）、廣東（16個）等地共計130個農(nóng)民專業(yè)合作社進行實地調(diào)研（40個）和電話調(diào)研（90個）。調(diào)研主要圍繞合作社種植規(guī)模、糧食種類、糧食產(chǎn)量、收獲時機、儲糧周期、機械收獲、機械脫出、機械清選、機械干燥、機械儲藏設(shè)施設(shè)備類型、處理量及能耗、運輸設(shè)備及數(shù)量、用電（油/煤）價格、糧食價格、信息追溯系統(tǒng)、今后2～3年內(nèi)如何升級糧食收儲技術(shù)與設(shè)施設(shè)備、升級糧食收儲技術(shù)與設(shè)施設(shè)備主要考慮哪些因數(shù)等方面開展。調(diào)研分為兩步，第一步是向各地農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳等相關(guān)人員了解農(nóng)民合作社糧食收儲基本情況，第二步是深入到合作社進行調(diào)研。最終，明確各地合作社除了流轉(zhuǎn)土地外，還通過租賃、參股和托管等方式擴大種植規(guī)模，各地60%以上的合作社種植規(guī)模分別為：東北地區(qū)66.67～666.67 hm2，中原地區(qū)26.67～166.67 hm2，南方地區(qū)33.33～200.00 hm2。同時，還可以整理得到合作社糧食收儲技術(shù)現(xiàn)狀。

2 收儲模式構(gòu)建理論與方法分析

2.1 收儲模式內(nèi)涵與理論基礎(chǔ)

目前，雖然在糧食收獲、干燥、儲藏等研究中出現(xiàn)有“模式”一詞[25]，但從糧食產(chǎn)后全程角度對農(nóng)民專業(yè)合作社收儲模式概念和內(nèi)涵的探討尚未見報道。本研究界定的合作社糧食收儲技術(shù)模式是指在一定的自然條件、經(jīng)濟條件約束下，針對糧食收儲各經(jīng)營主體、糧食種類、產(chǎn)業(yè)鏈條的不同，以糧食產(chǎn)后收儲技術(shù)集成為基礎(chǔ)，優(yōu)化形成的糧食收儲工藝、技術(shù)、裝備之間有序、穩(wěn)定的內(nèi)在關(guān)系結(jié)構(gòu)（見圖1）。該模式涉及的內(nèi)容包括：主體客體、工藝技術(shù)、設(shè)施設(shè)備等，具有區(qū)域性、階段性、系統(tǒng)性、多樣性和實用性的特點，可以為經(jīng)營主體提供工程技術(shù)支撐。

糧食產(chǎn)后收儲技術(shù)模式的構(gòu)建受收儲行為主體（農(nóng)民合作社）、行為客體（糧食）及其他因素（氣候條件、糧儲制度、生態(tài)環(huán)境、社會經(jīng)濟及技術(shù)條件等）的影響。由糧食收儲模式的內(nèi)涵及影響因素，確定與收儲技術(shù)模式構(gòu)建密切相關(guān)的理論主要有系統(tǒng)理論[26]、產(chǎn)業(yè)發(fā)展理論[27]、技術(shù)經(jīng)濟理論[28]、合作社行為理論[29]、環(huán)境保護措施[30]、空間地理規(guī)律[25]等。

2.3 研究方法

2.3.1 研究思路

本文借鑒農(nóng)業(yè)工程技術(shù)集成研究的相關(guān)理論及成果[31]，綜合考慮不同區(qū)域合作社糧食收獲、干燥、儲藏等環(huán)節(jié)對收儲模式的需求，根據(jù)實際調(diào)研資料和已有相關(guān)研究，通過文獻研究法、歸納總結(jié)法、層次分析法、德爾菲法及案例研究法等，集成優(yōu)化形成系統(tǒng)的農(nóng)民合作社糧食產(chǎn)后收儲模式。

首先，開展文獻研究，找出現(xiàn)有糧食收儲模式研究的不足，在此基礎(chǔ)上進行實地調(diào)研，掌握目前農(nóng)民合作社糧食產(chǎn)后損失、糧食安全隱患、綜合效益情況以及收儲技術(shù)現(xiàn)狀，明確需求與目標，并不斷指標化、標準化；然后，梳理、總結(jié)合作社糧食收儲全環(huán)節(jié)工藝流程和設(shè)施設(shè)備，通過技術(shù)篩選得出初構(gòu)技術(shù)方案，采用層次分析法及德爾菲法對其關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行技術(shù)評價，結(jié)合技術(shù)特點和主體組織水平，為各個模塊配套相應的技術(shù)集成系統(tǒng)，再組裝配套形成可以運行的裝備設(shè)施系統(tǒng)以獲得集成技術(shù)方案；再者，通過工程技術(shù)集成多維評價指標體系，對不同集成技術(shù)方案進行多維評價，確定優(yōu)化的合作社糧食產(chǎn)后收儲技術(shù)模式；最后，結(jié)合具體環(huán)境、背景下的支持和約束條件，提出“兩圖兩表一說明”表現(xiàn)形式的典型糧食收儲技術(shù)模式工程方案，并通過對合作社實際糧食收儲工程案例進行優(yōu)化以示范應用。具體技術(shù)路線見圖2。

2.3.2 評價指標體系構(gòu)建

本研究的評價指標體系分為關(guān)鍵技術(shù)指標評價與多維評價兩部分。根據(jù)合作社收儲技術(shù)的影響因素、重要性以及應用情況，確定收獲、干燥和儲藏為其關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)[6,17,32]。遵循科學性、適用性、簡明性、可比性的基本原則[33]，以技術(shù)指標評價為目標，確立了以經(jīng)濟性、先進性和可靠性為核心的關(guān)鍵技術(shù)評價指標體系（見表 1），根據(jù)現(xiàn)有文獻及標準[17,24,34]，針對收獲、干燥、儲藏不同關(guān)鍵技術(shù)分別設(shè)置了相應的下級指標，以對眾多的初構(gòu)技術(shù)方案進行評價篩選，為后續(xù)多維評價提供支持；多維評價體系除了涉及上述3個關(guān)鍵環(huán)節(jié)外，還需要考慮預處理、運輸、品質(zhì)監(jiān)測、信息追溯等全環(huán)節(jié)的總體情況，除了要考慮技術(shù)因素外，還需要考慮生態(tài)、效益、適配等因素。因此，課題組前期以科學性、完備性、可操作性、可比性為原則，以減損、保質(zhì)、增效、生態(tài)為目標，確立了以功能性、效益性、安全性、生態(tài)性以及適宜性為核心的多維評價體系（見表2）[35]。

在上述評價指標體系中，由于每層中的指標對上層指標的重要程度不完全相同，因此必須對各個指標賦予一定的權(quán)重。結(jié)合實際情況，本文采用層次分析法和專家調(diào)查法[36]來確定上述評價指標體系中各指標的權(quán)重值。在構(gòu)造判斷矩陣前，通過專家咨詢的方式，在農(nóng)業(yè)機械化工程（8位）、農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏工程（6位）、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟管理（6位）領(lǐng)域邀請20位專家參與結(jié)構(gòu)中各個指標重要性的單排序，依據(jù)層次分析法的步驟計算出各指標的權(quán)重，具體權(quán)重值分別見表1和表 2。

表1 關(guān)鍵技術(shù)評價指標體系

注：該表將玉米、小麥、稻谷的評價指標體系融合在一起，應分別使用，表中三級指標的實際權(quán)重為該級指標權(quán)重值乘以上級指標權(quán)重值所得。例：玉米收獲環(huán)節(jié)的三級指標“收獲作業(yè)質(zhì)量”的實際權(quán)重值為:0.371×0.367×0.251=0.034。

Note: Table 1 integrates the evaluation indexes system of corn, wheat and rice, while it should be used separately. The actual weight of the third level index in Table 1 equals the weight value of the index multiply by the weight value of the superior index. For example, the actual weight of the third level index for “harvest operation quality” in corn harvest is: 0.371×0.367×0.251=0.034.

表2 多維評價指標體系[35]

2.3.3 指標評價等級標準與綜合評價方法

評價等級標準值是衡量系統(tǒng)目標達到的尺度，即當模式達到相應等級要求時，評價指標應該達到的數(shù)值。本文采用定性描述和定量分析相結(jié)合的方法來確定各個指標評價的等級標準，參考朱明[31]的技術(shù)集成評價方法，確定關(guān)鍵技術(shù)評價和多維評價測試值標準，分別見表3。

表3 集成評價測試標準值

本文中關(guān)鍵技術(shù)評價體系或者多維評價體系不是單一因素作用下的單項評價，技術(shù)環(huán)節(jié)、影響因素眾多，屬于綜合評價范疇。因此，為對受多種因素影響的對象做出全面評價，本文采用模糊綜合評價法，具體做法參見文獻[37]。

3 結(jié)果與分析

3.1 糧食產(chǎn)后收儲模式

根據(jù)調(diào)研結(jié)果，對合作社糧食收獲、預處理、干燥、儲藏、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)的技術(shù)現(xiàn)狀進行梳理，得到初構(gòu)技術(shù)方案，然后采用上述評價體系，對其進行評價優(yōu)化，表4分別展示了東北、中原、南方地區(qū)合作社中等以上等級的各3種集成技術(shù)方案。分析各區(qū)域優(yōu)等級技術(shù)方案的特點可知，各區(qū)域均采用了通風儲藏（降水）技術(shù)，這主要體現(xiàn)了模式能耗、生態(tài)要素的要求。南方區(qū)域采用了低溫干燥[17]和分類儲藏[38]技術(shù)，低溫干燥技術(shù)能夠獲得較優(yōu)的干燥品質(zhì)，分類收儲可以結(jié)合合作社儲糧周期短的特點，獲得不同含水率、不同品質(zhì)特性的糧食，以便為后續(xù)糧食加工提供適宜的原料，這既體現(xiàn)了模式技術(shù)品質(zhì)要素的要求，又能提高合作社的經(jīng)濟效益。中原地區(qū)小麥/玉米輪作，兩者收儲工藝有共通性，如干燥、運輸、品質(zhì)監(jiān)測和信息追溯等環(huán)節(jié)，但總體上小麥的收儲工藝比玉米簡單，且小麥耐儲性好[39]，因此中原地區(qū)糧食產(chǎn)后收儲模式應更加關(guān)注玉米。東北地區(qū)農(nóng)業(yè)機械化程度最高，但由于目前機械干燥燃煤熱源受限，以生物質(zhì)為代表的清潔能源將成為有效的替代熱源[28]，這既與生物質(zhì)能源自身的優(yōu)勢有關(guān)，也與合作社本身擁有豐富的生物質(zhì)資源有關(guān)。

在模式的內(nèi)涵中，技術(shù)和裝備是核心，基于前述技術(shù)方案模式構(gòu)建方法與評價結(jié)果，結(jié)合各區(qū)合作社優(yōu)等級集成技術(shù)方案的特點[40]，將其與主體、客體融合，分別形成“東北玉米清潔能源機械干燥模式（模式1）”、“中原兩熟區(qū)綠色能源自然干燥模式（模式2）”、“南方稻谷機械化干燥分類收儲模式（模式3）”，以體現(xiàn)其各自的核心要素，具體見圖3。

3.2 東北玉米清潔能源機械干燥模式

1）適宜范圍與特點

主要適宜于中國東北地區(qū)農(nóng)民專業(yè)合作社的玉米收儲，適宜種植規(guī)模為66.67～666.67 hm2。

東北地區(qū)位于北半球中高緯度，氣候敏感、生態(tài)脆弱，四季平均氣溫范圍在-22.5～21.5 ℃[41]，年平均相對濕度為22%～93%，氣候冷、濕。玉米收獲時含水率一般在25%～30%，收獲后常來不及降低水分即開始結(jié)凍[24]，2月中下旬后氣溫開始回升，需要及時對玉米進行干燥。該地區(qū)合作社玉米干燥多以燃煤為熱源，然而近幾年受到明令禁止，因此，發(fā)展新型清潔能源勢在必行。另一方面，干燥也是糧食流通領(lǐng)域能耗最高、碳排放最多的環(huán)節(jié)之一，因此利用東北地區(qū)較低的氣溫優(yōu)勢，在合作社發(fā)展“階段降水”組合干燥技術(shù)以減少干燥能耗和碳排放具有重大的現(xiàn)實意義[42]。生物質(zhì)燃料具有節(jié)約成本、低排放、熱效率高的特點，如：烘干糧食的成本可由燃煤熱源的28元/ｔ降到生物質(zhì)熱源的21～24元/t[43]，熱風含塵量可控制在最高30～120 mg/m3（標準狀態(tài)下）等。因此，合作社玉米收獲后可以采用生物質(zhì)熱源干燥機進行第一階段降水，然后入倉進行通風儲藏（第二階段降水）。另一方面，合作社糧食儲藏周期較短，一般不超過一年，并根據(jù)市場情況擇機出售或加工，因此，機械化程度較高的立筒倉對合作社來說是適宜的，對其進行通風改造或重新設(shè)計，是可行的技術(shù)手段。因此，模式1具有綠色、節(jié)能、高效、占地面積少的特點。

表4 糧食產(chǎn)后收儲模式多維評價結(jié)果

2）模式方案與表達形式

東北玉米清潔能源機械干燥模式的方案包括典型收儲工藝、關(guān)鍵技術(shù)、設(shè)備設(shè)施配置、糧食品質(zhì)保障和信息追溯等（表5）。模式的典型收儲工藝如圖4 a所示，品質(zhì)監(jiān)測和信息追溯貫穿于各個環(huán)節(jié)；關(guān)鍵技術(shù)為籽粒收獲、清潔能源干燥、通風儲藏；收儲設(shè)備設(shè)施配置主要有籽粒收獲機、連續(xù)式干燥機（生物質(zhì)）、立筒倉（通風系統(tǒng)）等，另外，還需配備相應的糧食品質(zhì)檢驗儀器以及通過電子信息系統(tǒng)記錄收儲各環(huán)節(jié)的信息，并與田間作業(yè)信息系統(tǒng)與銷售信息系統(tǒng)整合，以實現(xiàn)合作社糧食產(chǎn)后各環(huán)節(jié)作業(yè)流程連續(xù)、品質(zhì)可控、信息可追溯。同時，為便于本模式落地實施，根據(jù)上述工藝及設(shè)施設(shè)備以及合作社種植規(guī)模制定工藝流程圖（圖4 a）、平面布局圖（圖4 b）以及設(shè)施設(shè)備表、投資概算表并據(jù)此編制典型模式配套的工程方案說明等表達形式（簡稱“兩圖兩表一說明”），為政府決策和合作社投資提供方案支持。

3.3 中原兩熟區(qū)綠色能源自然干燥模式

1）適宜范圍與特點

主要適宜于中國中原地區(qū)農(nóng)民專業(yè)合作社的玉米/小麥收儲，適宜種植規(guī)模為26.67～166.67 hm2。

本文所說的中原地區(qū)，指廣義的中原地區(qū)，包括黃河中下游、淮河和海河地區(qū)，以河南、河北、山東為代表。該地區(qū)位于中緯度地帶，屬大陸季風性暖溫帶季風氣候，四季分明，年平均相對濕度為13%～97%，月平均氣溫在-10～24 ℃左右[24]，冬季寒冷干燥、夏季高溫多雨。合作社玉米主要使用機械穗收和機械粒收兩種方式，收獲時玉米含水率在25%～35%左右，然后晾曬、通風降水或機械干燥。小麥收獲時含水率約為11%～14%，接近儲藏安全水分，一般不用機械干燥，直接出售或儲藏1～3個月后出售，因此，小麥的收儲工藝相對簡單。隨著燃煤作為熱源被明令禁止，玉米干燥也同樣面臨較大的挑戰(zhàn)。盡管合作社為規(guī)模化經(jīng)營組織，但合作社之間仍然是相對獨立的體系，各自的收儲總量仍然有限，因此，根據(jù)這一特點，合作社玉米收獲后可以采用自然通風或機械通風降水，并利用糧食是熱的不良導體這一特性，冬季通風降溫蓄冷，幫助春夏安全儲藏。結(jié)合農(nóng)民合作社糧食儲藏周期較短的特點，適宜采用糧食進出機械化程度較高的立筒倉進行通風儲藏。同樣，模式2具有綠色、節(jié)能、高效、占地面積少的特點。

表5 農(nóng)民合作社糧食收儲技術(shù)模式方案

2）模式方案與表達形式

根據(jù)表5可知，該模式關(guān)鍵技術(shù)為機械收獲、機械干燥（備用）、通風儲藏；收儲設(shè)備設(shè)施配置主要有脫粒機、果穗通風倉、立筒倉（通風系統(tǒng)）、小型（移動式）干燥機等，另外，還需要配備相應的糧食品質(zhì)檢驗儀器，通過臺賬記錄收儲各環(huán)節(jié)的糧食信息，以實現(xiàn)糧食收儲信息可追溯。同樣，該模式制定了相應的“兩圖兩表一說明”作為表達形式。

3.4 南方稻谷機械化干燥分類收儲模式

1）適宜范圍與特點

主要適宜于中國南方地區(qū)農(nóng)民專業(yè)合作社的稻谷收儲，適宜種植規(guī)模為33.33～200.00 hm2。

該地區(qū)位于中低緯度地帶，屬亞熱帶季風氣候，年平均相對濕度為34%～98%，月平均氣溫在0～28 ℃左右[24]，夏季高溫高濕，冬季溫和少雨。水稻收獲時的含水率在20%～25%左右，合作社收獲后一般需要進行機械干燥，多采用兩段式干燥方式。稻谷對熱敏感，干燥速度過快或溫度較高，均會造成吸熱、散熱不均勻，從而出現(xiàn)爆腰率增高現(xiàn)象[44]。南方地區(qū)稻谷儲藏安全含水率一般為13.5%，而稻谷加工的適宜含水率為12%～16%[45]，且品種不同、目的不同對其含水率的需求也不同。另外，根據(jù)調(diào)研可知，在晚稻收獲后水分低于18%時，存儲2～3個月品質(zhì)不會有明顯的改變。結(jié)合上述實際需求和合作社儲糧周期短的特點，采用筒倉對稻谷進行分批次、分質(zhì)量、分種類、分含水率的儲藏，可以提高合作社經(jīng)濟效益，并避免出現(xiàn)受潮、霉變等問題的交叉污染。因此，模式3具有分類收儲、節(jié)能、高效、占地面積少的特點。

2）模式方案與表達形式

該模式的具體方案見表5，其關(guān)鍵技術(shù)為機械收獲、低溫干燥、分類儲藏；收儲設(shè)備設(shè)施配置主要有收獲機、低溫干燥機、立式分類儲存?zhèn)}（筒倉）等，同時配備相應的糧食品質(zhì)檢驗儀器；通過電子信息系統(tǒng)記錄收儲各環(huán)節(jié)的信息，并與田間作業(yè)信息系統(tǒng)與銷售信息系統(tǒng)整合。制定相應的“兩圖兩表一說明”作為表達形式。

3.5 案例優(yōu)化

以東北玉米清潔能源干燥模式優(yōu)化遼寧省昌圖縣某農(nóng)民專業(yè)合作社收儲模式為例。截止到2017年，該合作社經(jīng)營流轉(zhuǎn)土地超過530 hm2，擁有農(nóng)機農(nóng)資庫房1 900 m2，農(nóng)機具70臺（套），晾曬場7 800 m2，糧食干燥塔1座，干燥塔配套建設(shè)有鍋爐房、烘前倉、烘后倉等。周年生產(chǎn)模式為：年初-流轉(zhuǎn)土地-種植-收獲-干燥-（儲藏）-銷售（或收購濕糧-干燥-銷售）-下一年。玉米收獲主要以穗收為主（約占3/4），然后在場地中直接晾曬，待玉米水分降低后再進行機械脫粒；干燥機處理量為300 t/d，以燃煤為熱源；合作社建有4 500 m2的糧食儲藏倉，年儲存糧食可達到6 000 t，轉(zhuǎn)運設(shè)備以鏟車為主。這導致的問題：一是果穗收獲模式的作業(yè)工序多、人工設(shè)備多、占用空間大、成本費用高，玉米損失率較高；二是環(huán)保政策日益嚴格，使得以煤為燃料的玉米干燥機面臨有機難用的困境；三是烘前倉較小，與干燥機不匹配，影響作業(yè)連續(xù)性；四是儲糧倉距離干燥機較遠，糧食干燥后還需要用鏟車及車輛轉(zhuǎn)運，成本及損失均較高。

在此背景下，合作社結(jié)合自身實際運行情況，以“東北玉米清潔能源機械干燥模式”為指導，依托農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃設(shè)計研究院積極開展糧食收儲技術(shù)模式優(yōu)化改造及配套相關(guān)設(shè)備。具體方案為：推遲玉米收獲時間15～20 d，待玉米含水率在田間從30%以上降至25%左右時再進行收獲；將機械粒收的比例提高到3/4，并逐步實現(xiàn)全部粒收；將烘前倉從60 t擴大為150 t；對現(xiàn)有干燥機燃煤熱風爐進行生物質(zhì)型改造，延長爐排長度，并將燃燒室爐膛容積擴大50%；規(guī)劃建設(shè)糧食高空通廊，連接兩個場區(qū)，實現(xiàn)糧食的遠距離輸送，配備提升機、帶式輸送機等。實際運行結(jié)果表明，玉米收儲環(huán)節(jié)的損失率、霉變率均得到降低，干燥1 t玉米的能耗可以降低30%以上，具體數(shù)值見表6。對改造前后的合作社收儲模式進行多維評價，其綜合評價值分別為2.813、3.963，根據(jù)評價測試標準值可知，盡管未完全按照標準模式方案（圖4）進行優(yōu)化，但該合作社收儲模式已從中等級水平提高到改造后的優(yōu)等級別，與實際運行結(jié)果相符。這主要是由于該合作社已擁有建好的標準平房倉，短期內(nèi)不宜再新建通風筒倉，因此參照標準模式因地制宜地對其現(xiàn)有收儲模式進行優(yōu)化，得到了現(xiàn)有條件下較為適宜的收儲模式技術(shù)方案。

表6 農(nóng)民合作社玉米收儲技術(shù)模式優(yōu)化效果

4 討 論

本文結(jié)合實地調(diào)研數(shù)據(jù)，通過構(gòu)建的模式評價體系，優(yōu)化形成分別適合不同區(qū)域的東北玉米清潔能源機械干燥模式、中原兩熟區(qū)綠色能源自然干燥模式、南方稻谷機械化干燥分類收儲模式。與大多只關(guān)注糧食收儲單一環(huán)節(jié)的現(xiàn)有研究相比[16-18]，本文構(gòu)建的糧食收儲模式具有區(qū)域性、階段性、系統(tǒng)性、多樣性和實用性的特點，提出了適當延時收獲、“階段降水”組合干燥等技術(shù)模式。然而，模式中的延時收獲，雖然在節(jié)能降耗方面具有重要價值，但實際操作起來會遇到農(nóng)時以及安全環(huán)境的限制，需要從管理上配套相關(guān)保障措施，并實現(xiàn)收獲時機的數(shù)字化決策[46]。同時，實現(xiàn)農(nóng)機農(nóng)藝相結(jié)合，培育出低含水率成熟玉米品種，在玉米收儲節(jié)能降耗方面將發(fā)揮積極作用；該模式核心設(shè)備之一的通風儲糧倉（立筒式）目前在功能上尚不能完全滿足實際需求，在精準通風、控溫保質(zhì)方面仍需要進一步的研究完善，以便推廣應用，這也是合作社糧食儲藏技術(shù)研究的一個重要方向[47]。同時，立筒倉物料進出倉機械化程度高的特點，可以提高糧食進出倉效率，減少勞動力，但在建設(shè)初期由于一次性投入的問題，導致合作社更傾向于選擇簡易倉，因此需要相關(guān)部門在儲糧設(shè)施推廣中加大扶持力度；模式中干燥機使用的生物質(zhì)燃料，在節(jié)能環(huán)保方面具有重要價值，但生物質(zhì)燃料成型制作成本一般較高。因此，新型低成本生物質(zhì)燃料成型技術(shù)的開發(fā)仍是關(guān)鍵；對于合作社本身來說，雖然近年來得到蓬勃發(fā)展，但由于其先天稟賦不足且存在盲目發(fā)展問題，整體收儲技術(shù)水平較低，人員素質(zhì)有待提高，新技術(shù)模式的推廣應用受到一定程度的限制，需要加強對合作社人員的技術(shù)培訓工作。

隨著城鎮(zhèn)化水平的不斷提高，農(nóng)村勞動力短缺日益明顯，土體集約化、經(jīng)營規(guī)模化是必然趨勢，與之相適應的糧食收儲全程機械化，是實現(xiàn)節(jié)糧減損、提質(zhì)增效的重要保障。然而，應用本文提出的模式優(yōu)化現(xiàn)有合作社收儲方案時，可能會存在技術(shù)自身、市場前景、接受程度、政策體系等制約因素的影響，在后續(xù)研究中應進一步加大對收儲模式的驗證和優(yōu)化，并研究明確合作社種植規(guī)模、收儲模式與經(jīng)濟產(chǎn)出的邊際效應，確定其較佳平衡點，切實促進農(nóng)民豐產(chǎn)增收，使收儲模式具有更大的市場應用前景。

5 結(jié) 論

構(gòu)建了3種分別適宜于不同區(qū)域的農(nóng)民合作社糧食收儲技術(shù)模式，并給出配套工程方案建議，用以指導、優(yōu)化現(xiàn)有合作社糧食收儲模式，以解決其存在的糧食產(chǎn)后收儲技術(shù)模式落后、收儲一體化技術(shù)匹配性不足、整體工程方案缺乏的問題。

1）東北玉米清潔能源機械干燥模式的典型收儲工藝包括機械粒收、檢斤、預清、機械干燥（生物質(zhì)）、通風儲藏、清選、裝載、運輸，關(guān)鍵技術(shù)為籽粒收獲、清潔能源干燥、通風儲藏，另外，還需配備糧食品質(zhì)檢驗儀器以及電子信息系統(tǒng)，以實現(xiàn)合作社糧食產(chǎn)后各環(huán)節(jié)作業(yè)流程連續(xù)、品質(zhì)可控、信息可追溯。

2）中原兩熟區(qū)綠色能源自然干燥模式的典型收儲工藝為小麥機械收獲、檢斤、預清、通風儲藏、機械干燥（備用）、清選、裝載、運輸/玉米穗收、檢斤、通風儲藏、脫粒、清選、儲藏、機械干燥（備用）、裝載、運輸，關(guān)鍵技術(shù)為機械收獲、機械干燥（備用）、通風儲藏，另外，還需要配備相應的糧食品質(zhì)檢驗儀器和臺賬。

3）南方稻谷機械化干燥分類收儲模式的典型收儲工藝為機械收獲、檢斤、預清、低溫干燥、分類儲藏（通風系統(tǒng)）、清選、裝載（加工）、運輸，關(guān)鍵技術(shù)為機械收獲、低溫干燥、分類儲藏，同時配備相應的糧食品質(zhì)檢驗儀器和電子信息系統(tǒng)。

4）對遼寧省昌圖縣某農(nóng)民專業(yè)合作社收儲模式優(yōu)化的結(jié)果表明，其收儲環(huán)節(jié)的損失率可由初始的9%降低到5%左右，玉米霉變率由4%～8%降低到2%以內(nèi)，干燥能耗降低30%以上，實際運行效果良好。

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Construction and evaluation of the typical technology pattern of farmer cooperatives for grain harvest-storage in China

Zhu Guangfei1,2, Zhou Xinqun1,2, Yi Xiaolan3, Xie Qizhen1,2※, Lou Zheng1,2, Shen Jin1,2, Wang Xiaomeng1,2, Zhao Yuqiang1,2

(1.-,,,100125,; 2.-,,100121,; 3.,,,210003,)

"Three increases" in the production, storage and import of grain industry have triggered the continuous advance in the current harvest-storage system in recent years. At the same time, there is a highly serious loss of grain in the harvest and postharvest stages. Specifically, the annual loss of grain only in the storage, transportation and processing is up to about 3.5×1010kg. Among the main grain storage entities, the loss rate of the farmers’ grain harvest-storage is the highest, which reduces food supply and farmers’ income level. Furthermore, new types of operation entities, such as farmer cooperatives, are widely expected to cope with the planting and storage dispersion since 2006. However, some current cooperatives only share simple harvest-storage technology, failing to formulate the production on a large scale, where the facilities and equipment are still lacking. In this study, an attempt was made to deal with the present situation of harvest and postharvest links in the farmer cooperative, such as simple technology, high loss rate, high energy consumption, and technology mismatch. The field data was collected in 130 farmer cooperatives covering 7 provinces in China. An integrated scheme of grain harvest-storage technology was also established for the farmer cooperatives integrating various engineering technologies. An evaluation was made on the typical technology pattern of grain harvest-storage in farmer cooperatives using hierarchical analysis, Delphi, and case study. The whole link, operation entities, and grain types were also considered during the evaluation. Three representative patterns were constructed, including the mechanical drying with clean energy for corn in northeast China, natural drying with green energy in annual double cropping areas of Central Plains, and rice mechanized drying and classified collection in southern China. These designs were assessed from the aspects of pattern connotation, suitable scope, and pattern scheme. Taking the harvest-storage pattern of a farmer cooperative in Liaoning Province as an example, the score shifted from the medium to excellent grade, after the cooperative pattern was optimized. The specific operational indicators showed that the loss rate of harvest-storage link decreased from 9% to 5%, the mildew rate of corn decreased from 4%-8% to less than 2%, and the drying energy consumption was reduced by more than 15%. It inferred that the well-established pattern was feasible to optimize the grain harvest-storage scheme for the farmer cooperative in specific regions. Nevertheless, some possible constraints also need to be considered, such as the state-of-the-art technology, market prospect, acceptance degree, and policy system, when the pattern is applied to optimize the current cooperative harvest-storage scheme. Therefore, it is strongly recommended that the optimization of the harvest-storage pattern should be further strengthened in the follow-up study, where the marginal effect of cooperative scale, harvest-storage pattern, and economic output should be further explored to determine the best balance. The finding can provide potential support to reduce grain loss, while keeping grain quality in modern highly mechanized agriculture.

agriculture; grain; farmer cooperatives; whole process; pattern; optimization

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.10.028

S609；F276.2

A

1002-6819(2021)-10-0235-10

朱廣飛，周新群，易小蘭，等. 中國農(nóng)民專業(yè)合作社糧食收儲典型技術(shù)模式構(gòu)建與評價[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2021，37(10)：235-244.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.10.028 http://www.tcsae.org

Zhu Guangfei, Zhou Xinqun, Yi Xiaolan, et al. Construction and evaluation of the typical technology pattern of farmer cooperatives for grain harvest-storage in China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(10): 235-244. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.10.028 http://www.tcsae.org

2021-03-22

2021-05-06

國家重點研發(fā)計劃（2017YFD0401401）

朱廣飛，博士，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏。Email：zhuguangfei@aape.org.cn

謝奇珍，研究員，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏。Email：xqizhen@sina.com