林木种质资源库设计与建设中常遇见的问题

林木种质资源库设计与建设中常遇见的问题当前由于受商业化育种的影响，各地区都在大面积的推广和种植商业品种，这导致以往多种类的农民育种品种正在无声无息的淹没在了历史长河之中。虽然说我国地大物博，种质资源丰富，但是当前优秀种植资源的消失速度也非常快，如果还不及时利用种质资源库来加以保护的话，那么很有可能导致保护种质资源的进度赶不上物种消失的速度。不过当前我国对于种植资源保护的意识和重要性认识都有所提高，因此这也促进了当前各地对种质资源的保护力度，但是由于我国农作物种质资源的调查、收集工作起步较晚，因此种质资源库承担着更为重要的责任，而种质资源库的应用目的，就是要能够保存足够的种植资源，并且保证种质资源的生命力，使其能在经过长期的保存之后，仍然能够供育种专家利用。当然利用林木种质资源库进行种质保存并不是目的，重要的是如何利用，为我国农业生产服务。因此一方面要利用种质资源库来完善和健全种质资源的保存工作。另一方面还需要做好种质资源的中期保存和分发，负责新引进、新搜集种质的评价鉴定、繁种优异及贮存材料的更新等。托普云农种质资源保存主要有原地保存、异地保存和设施保存3种方式。设施保存的场所又称林木种质资源库或林木种子标准样品库，英文意译为”种质银行“，是当前最有效、最安全的保存方式，它包括种子低温保存、超低温保存及种质离体保存等方法。种质库保存以种子为主体的作物种质资源及其近缘野生植物，这些材料可随时提供给科研、教学及育种单位研究利用及其国际交换。林木种质资源库在接纳到种子后，需对种子进行清选、生活力检测、干燥脱水等入库保存前处理，然后密封包装存入-18°C冷库。托普云农已为广大科研院校、教育及育种单位研发建设的林木种质资源库，助力种质资源保存工作。1、 如何确定建设面积：建设林木种质资源库，最主要的问题是建多大面积才能满足需要。现以中期库贮藏水稻种子来计算说明，一般中期库贮藏种子每份为300g,一般在685mmX585mmX115mm种子筐中可摆放40份种子，那么设计一间摆放10排,每排摆放10列的移动种子架的冷库，其面积需[0.72X10+1.4]mX[0.62X10+2.0]m=70.52m2,若种子架高度为摆放15筐，则种子架高度需2.2m,库的净高度需3.2m。使用面积为70.52m2,净高为3.2m的储藏冷库，其可存放水稻种子份数为6万份。那么若要建设一座存放12万份的典型低温林木种质资源库,则可按以下内容估算出所需的使用面积：冷库140m2,机房20~40m2,缓冲间20~40m2,接纳室20~40m2,清选室20~40m2,发芽室40~60m2,干燥及包装室60~80m2,水分测定室20~40m2，临时库20~40m2,值班室30m2,配电及控制室20~40m2,临时存放室20~40m2,会议室100m2,计算机室100m2,厕所及走廊130~170m2,总使用面积为760~1000m2。因此，要建设一座保存12万份的林木种质资源库，则需要申请建筑面积为970~1300m2,即需在使用面积基础上增加30%。若需要配备研究实验室、拷种室和晾晒场等，可在上述面积基础上增加。2、 地面保温防冻处理：冷库地面保温防冻处理也需引起注意，曾出现过因没有做地面保温处理，而使冷库地面发生冻裂现象。防冻保温处理一般做法是做架空层，在架空层上再做防水处理并铺垫抗压的保温材料，然后在保温层上再做水泥地面，内铺设钢筋以加强抗压强度。3、 制冷机组安装位置：目前，机组存放有以下3种安装位置：（1）放在同一层，即摆放在库的两侧或其中一侧。该安装方式联接管道短，易操作且维修方便，但占用了使用面积；（2）安装在屋顶。制冷机组与对应的蒸发器对接安装方便，易操作维修。不占使用面积，可减少工程投资。缺点是影响建筑物美观，噪声大，在北方地区的屋顶，须设有相应的采暖和照明措施。另外须增加楼板承重力，为消除机组运行的振动必须采用减振措施。管道须穿过屋面，也必须增加防水防漏措施。（3）安装在地下层。可减少噪声影响，备件和备用机组可存放在地下夹层，这样检修方便并且安全。相对于屋顶，制冷系统管路穿过楼板防水措施容易处理。缺点是须设计通风和排热系统，以保证机组夏季正常运行。机组在地下室，则防水防漏也要求较高，工程建筑费用较高。若林木种质资源库建设地区有足够的用地，推荐采用第一种方式安装制冷机组。4、 长期库和中期库的配置：对建有长期库和中期库的林木种质资源库，有人推荐库中库的方式配置，即长期库套在中期库里面，认为该方式有节省能源的优点（Tay,1991）。但从实际操作的角度出发，该配置方式使用起来不方便,建议长期库和中期库的库门都与缓冲间相连。5、 中期库温度的选择：中期库的贮藏温度在设计上应选择（-4土2）°C或（4土2）°C,不要设计（0土2）°C,即不要使种子处于结冰与化冰的状态，因它对延长种子的贮藏寿命不利。6、 每间冷库面积的大小：每一间冷库的面积到底是大还是小好，其各有利弊。如建有一间面积为150m2,高度为4m的冷库，安装了3台机组，在调试时3台都需开启，但当正常运行时，仅2台机组运行就足够了，其中1台可作为备用，这样运行过程就有安全保障。但其缺点是建成后库内种子在短时间内可能存放不满，造成能源的浪费。若是分成3个小冷库，每间50mX50mX4m,则同样需3台机组，在使用时，则可用一个开一个库以节约能源，临时不用的库还可存放其他物品，其优点是最大程度地发挥其作用，但缺点是每间冷库无备用机组，在安全方面存在隐患。7、 除湿系统的选择：对于种质资源的保存，最好对库内的相对湿度进行控制，一般要求控制在65%以下。因此也需考虑安装除湿系统，对于0C以下低温库，目前多采用电加热熔霜,其缺点是耗电量较大，且电加热管易烧坏。另外还有采用热氟除霜等方式。2001年国家种质库在-18C采用一种国外进口的除湿制冷系统，它能控制库内相对湿度（RHX50%,其除湿方式不属于电加热熔霜。该制冷机组还有另一优点，即机房环境温度比采用电加热熔霜机组平均低10C左右。8、 每间冷库热负荷Q计算：在林木种质资源库设计中，需配多大制冷量机组也是非常重要的问题。每间冷库热负荷Q计算一般需考虑围护结构的热负荷、保存种子/种子架的热负荷、每天开门及人员进出次数的热负荷，以及照明、蒸发器风机和电加热熔霜的热负荷等。制冷机组工作时间系数应以50%来计算为宜，实际运行中制冷机组工作时间系数不应高于75%,设计人员就可依据此要求来计算配多大制冷量机组。9、 干燥系统的选择：在林木种质资源库建设中，种子干燥系统的建设也是较难选择的一个环节。降低种子含水量是延长种子寿命的重要因素，但在种子干燥脱水过程中，应避免干燥温度过高而对种质活力产生潜在的损伤，因此,FAO/IPGRI（1994）推荐采用“双15”干燥系统：RH<20%,温度（15±2）C。国家种质库已建造一间容积为3.4mX3.1mX2.6m的“双15”干燥间，但其建造费用需40万元。国家种质库也建造另一套干燥系统，即采用最高温度为70°C的进口植物培养箱，再配置自制的预冷除湿系统，使进入箱内的入口相对湿度控制在7%土2%,这样在30〜35C干燥温度条件下，能使大部分作物种子含水量在2~4天内降到5%~8%,建造这样一套干燥系统，其费用需20万元（配置5台进口植物培养箱）。此外,国家种质库早期也采用另一干燥系统，即建造一间具有较好密封和保温效果的十燥间，环境条件控制在25〜40C,RHW40%,然后将干燥箱放置在干燥间内，而不用配置预冷除湿系统，该干燥系统也能使种子达到较好的干燥效果，其建造费用大为降低。10、设计单位的选择：林木种质资源库建设是一项专业性很强的农业工程，一般的设计单位都没有这方面的设计经验，因此,在一般情况下，设计单位负责土建设计就可以，保温库板和制冷机组工程设计可由制冷设备专业供应商来承担。若由设计单位来承担制冷与保温库板工程的设计，其不但收取了高额的设计费，而且设计出来的东西又往往无法采用，有时反而帮倒忙。因此，在土建初步设计阶段，可预先进行制冷和库板工程的招标，当进行土建施工图设计时，制冷设备厂家就可介入，与土建设计单位相互配合，在电力等方面设计出最佳施工方案图。11、托普云农林木种质资源库的意义：为了发掘和收集各种农作物品种种子，科学地加以贮藏，使种质在十几年甚至数十年之后仍具有原有的遗传特性和很高的发芽力，对于品种改良，培育高产、优质、抗逆性强的新品种，并为生物学的理论研究提供丰富的种质和研究材料具有重要意义。贮藏环境（主要指温度和湿度）对种子的寿命影响很大。根据库内温、湿度环境的不同，种子贮藏建筑可分为3类：长期贮藏库，温度-10°C以下，相对湿度30〜40%%左右，贮藏期为30年以上；中期贮藏库，温度0〜5C，相对湿度40〜60%，贮藏期为5-15年左右；短期贮藏库，温度10〜15C，相对湿度50〜60%，贮藏期为3-5年；12、 托普云农林木种质资源库除湿部分要求：除湿机为低温转轮除湿机，确保在零下的环境里可以除湿。13、 托普云农林木种质资源库主控系统功能：全新动态恒温恒湿控制系统，响应快，精度高。任意设定的温度、湿度控制参数，自动构成局部的微气候环境。触摸屏尺寸不小于5.7英寸，所有的参数显示和设定均可在触摸屏上进行，在全彩色触摸屏上进行参数设置等操作的功能，可根据种子种类的不同选择最佳制冷或除湿的运行模式，可在触摸屏上直接设置温度，湿度，时间，模式等参数具有实时温湿度，历史温湿度数据曲线，设备运行状态显示，故障图形代码显示等专用功能。整个控制系统具有计算机通讯接口，如有需要可以安装上位机软件对整个控制过程进行全程监控，对库房的的温湿度数据进行电脑数据显示、曲线显示、数据记录以及打印等。各档程序参数长期记忆，系统意外断电后可以自动恢复运行，并且不影响原来参数的设定，可按原有的设置继续运行，充分保证试验工作的连续性。高温报警，异常报警功能:可设定各监控点位的温度、湿度报警上下限值，当出现被监控点位数据异常时可自动发出报警信号。报警有三种方式组成：声光警灯报警、电脑屏幕画面报警和短信群发报警。短信可同时通知多人，扩大故障发生后的知情人数量。主机时实及历史故障信息均可查询。该系统采用低功耗设计，可有小型UPS直接拖动工作，确保断电情况下报警信息（声光，屏幕，短信群发）能正常发送。14、 托普云农林木种质资源库库体要求：库体五面采用聚氨酯双面彩钢保温板（厚度100mm）。保存库保温门：开一扇800mm宽X2000mm高大门，每扇门开启方式为外单开启，确保内部开启优先（在外部锁闭情况下仍旧确保内部能够直接开启，保证操作人员的安全）。大门密封及结构：门框的密封采用特制的耐高低温的硅橡胶密封条，在门框处加装门框加热丝以防在低温情况下门框处凝露；门把手、饺链采用日本进口优质产品，可保证其强度，防止掉落；门框四周加强，即在门发泡前，在大门内侧焊接加强筋，可保证其强度，防止门的变形。气压平衡装置：为了避免库房内温度的变化而引起库房内外压力差对库房强度的影响，在每个库房侧壁处安装一套重力关闭型压力平衡装置。库房内侧上方装有吊顶式冷风机和匀流送风板，匀流送风，提高库房内整体送风效率，进门有风幕保温隔离系统暖通管道系统内材料为铜管。内部地面：地面需采用专门的地面保温材料（隔热XPS保温板），加上铺设钢筋混凝土承重结构，上铺PVC地胶板。达到：防水防滑，耐磨，保养方便：平常用清水拖把擦洗即可，遇有污渍，用橡皮擦或稀料擦试即可干净。防火阻燃/耐酸碱。15、农作物林木种质资源库的技术指标:名称温度范围相对湿度范围贮藏期长期贮藏库温度范围温度精度分辨率-18°C〜-5°C±0.5°C0.1C30〜40%贮藏期为30年或以上中期贮藏库温度范围温度精度分辨率-5C〜10C±0.5C0.1C40〜60%贮藏期为15年左右短期贮藏库温度范围温度精度分辨率10〜15C±0.5C0.1C50〜60%贮藏期为3〜5年传感器类型：伯电阻通讯接口：RS485，USB记录存储功能：有库板厚度：长期大于12CM，中期库大于10CM内置蜂鸣报警功能：可选，另可选配外置声光报警和短信报警显示功能：手触液晶显示电源：外接直流380V电源16、托普云农林木种质资源库技术参数：在建筑面积5.3*5.6*2.5米里独立控制制泠及除湿。采用进口双制冷机组。制冷设备室外机置于墙外。控制系统全彩色手触摸屏进行控制。显示内容：当前时间、温度、湿度及记录曲线。历史数据记录数量：15000组数据，既可直接显示，又可用计算机下载。温控范围：-5°C〜10°C库温温度波动度：±1.5C控湿范围：60%RH以下湿度波动度：±7%RH-10%RH压缩机：压缩机选用进口高性能压缩机，机组机组采用低噪音风机以及风机压力控制系统。内机低噪音冷风机2套，外机低噪音箱式机组2套电源：50Hz,380V三相五线制。14.灭菌方式：紫外线灯。光照度控制范围：采用节能型三防荧光灯照明系统350LUX达到操作照度即可。17、 育种信息化其他设备：育种信息过程管理平台、育种信息移动采集终端、育种小区远程监控系统、种质资源