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《农作物种质资源库建设标准-低温种质库》农业行业标准编制说明起草单位中国农业科学院作物科学研究所负责人卢新雄联系人陈晓玲联系人电话010-62186691,13041287596联系人邮箱chenxiaoling@caas.cn
一、工作简况,包括任务来源、协作单位、主要工作过程、标准主要起草人及其所做的工作等
(一)任务来源与协作单位任务来源根据农办质
[2016]28号农业农村部办公厅关于下达2016年农业行业标准制定和修订及农产品质量认证项目任务的通知(2016年8月2日发)第43项,由中国农业科学院作物科学研究所主持承担《农作物种质资源库建设标准-低温种质库》的制定工作本标准由农业农村部发展计划司提出,由农业农村部工程建设服务中心归口管理,中国农业科学院作物科学研究所负责起草协作单位无
(二)主要工作过程、前期研究基础1中国农业科学院作物科学研究所由前中国农业科学院作物品种资源研究所和栽培育种研究所合并组成,其种质资源研究中心是国家
5.5主要是依据种质库保存珍贵种子资源安全性的要求
5.6主要是依据低温种质库为了保证种子能够维持足够长的保存寿命需要维持稳定的低温环境所需提出的用电要求
5.8主要是依据农产品质量安全以及工作人员的操作安全考虑的
5.9主要是依据作物种质资源低温种质库保存的种质与一般冷库保存材料不一样,需要科研人员进行研究,如长期库保存种子的老化、生活力监测等研究,中期种质库要进行鉴定评价、繁殖更新等研究;另外,如果没有自有土地或土地使用许可证,科研成本加大且种质库建设项目不能获批
5.10主要是依据作物种质资源低温库的安全要求和维持低温环境设备运行扰民问题考虑的对“6建设规模与项目构成”的说明依据种质库的类型和功能定位分为长期库、中期库和复份库中期库又可分为特色作物单一作物种子库和保存多种作物的综合种子库,如省中期库应依据各类型种子库所要保存的作物种类及其资源丰富程度、种子大小及保存数量、田间性状鉴定和繁种要求等来确定低温冷库库体、种子入库操作处理和附属用房、田间设施和配套辅助设施的建设面积和项目组成对“7工艺技术与配套设施设备”的说明
7.1工艺技术
7.
1.1长期库工艺流程1接纳登记是对送交长期库的已编入“全国作物种质资源目录”的种质资源进行质量和数量的初步检查和基本信息的登记过程以及查重、去重送交种子的质量与包装
①种子应是当季繁殖的,发芽率一般要求90%以上
②种子要清选干净,去除破碎粒、虫蚀粒、无胚粒、秋粒、瘦小粒、杂粒等,杂质不得超过2%
③种子无明显病虫损害,未受损伤、未拌用药物或无包衣处理
④种o子收获后要及时进行晾干处理,送交时种子含水量应小于或等于13%
⑤送交或邮寄种子时要妥善包装每份材料袋内应有标签,标明作物名称、全国统一编号、保存单位编号,在袋的外部也应有对应的标识包装要结实牢固、防漏、防潮、防混杂、防散包送交种子的数量依据各种作物种子大小和千粒重而确定保存粒数或克数基本信息登记内容包括种质的全国统一编号、原保存单位编号、种质名称、学名、原产地、来源地、提供者,以及任何对贮存有帮助的有关信息查重内容包括
①检查新接收的同一批种子之间是否有重复(也称自身查重);
②检查新接收种子与种质库保存种子之间是否有重复对已保存的种质,不能再重复入库对符合入库要求的种子,给提供者开接纳收据,注明作物种类、接收份数、接收日期对不符合入库标准的种子,应退回重新繁殖对缺少基本信息的种子,应及时让提供者补充对接纳后不能及时进行入库处理的种子,应暂时存放在临时库(15±20中2清选与健康检测剔除破碎种子、空粒、瘪粒、霉粒、受病虫侵害粒及其它混杂种子,以及灰尘等其它物质对需清选的种子将根据种子质量状况,可采用机器清选或人工清洗无论采用哪种方式进行清选都要注意防止混杂,并不浪费好种子应将清选出的受病虫侵害、空枇粒及其它混杂的种子和杂质进行无害化处理,防止病虫蔓延3生活力检测按国家标准GB/T
3543.4或“国际种子检验规程”规定的发芽条件调节发芽箱的光照、温度、湿度,备好各种器具、试剂与药品,发芽床的洗涤和消毒,发芽所用种子及流水号标签,发芽基质滤纸、砂子、蛭石或海绵等发芽期间要经常检查温度、水分、光照和通气情况,并保持发芽床所需温湿度条件如有发霉的种子应取出冲洗,严重发霉的应更换发芽床4库编号编码根据入库初始发芽率标准,剔除发芽率低于最低限的种质后,对符合入库标准的种质按照制定的库编号编码原则进行编号,每份种质给一个永久库编号对从未入过库的作物种质,根据库编号编码原则确定该作物第一份种质的编号对于已入过库的作物种质,则要从种质库管理数据库中查出该作物库存种质的最后一个库编号,并依次续编新种质的库编号5干燥、含水量测定种子含水量是影响种子保存寿命的重要因素只有适宜含水量才能最大程度延长种子保存寿命种子在入低温库前要对种子进行干燥处理,降低种子含水量一般作物种子适宜含水量为5%-7%,大豆为8%根据作物种o子含油量、籽粒大小等生物学特性,分别采用干燥箱加热干燥法3rc,35℃,38℃.干燥间低湿干燥法2025寸,相对湿度20%30%和双“十五”干燥法干燥温〜〜度为15±2
七、相对湿度15%20%对入库种子进行干燥当种子的初始含水量超〜过17%时需采用“二阶式”干燥脱水方法进行干燥先在低温低湿的干燥间2TC25T,20%30%RH将种子含水量降至12%15%,然后在10℃~15℃,15%20%RH〜〜〜〜条件下再降至适宜含水量种子干燥前,要逐份核查种质的库编号和种质份数,确保种质不缺不乱核对完后,将种子装入透气的尼龙网袋中,然后放入干燥箱内装完箱后要将箱内所装种子的作物名称、库编号范围、温度、干燥起始时间、箱号记录在登记表中干燥过程中至少每隔4h观察干燥箱和干燥间的温、湿度变化和设备的运行情况种子含水量测定时要依据作物种类,采用不同温度的烘干法
①低恒温烘箱法样品在103±2寸的烘箱内烘17±lh测定时,检验室的空气相对湿度必须低o于70%适用于此法的作物种子如葱属、辣椒属、大豆等
②高恒温烘箱法样品在13TC133C烘箱内烘不同时间,玉米需4h,一般禾谷类2h,其他作物lh测〜定时,检验室的空气相对湿度没有特别要求一些作物种子在测定含水量时必须进行磨碎处理,如花生、鹰嘴豆、大豆、棉属、大麦、小麦等6包装、称重依据各种作物入库贮藏的种子数量,确定包装容器及每份种质包装的盒或袋数,并将盒或袋贴好标签当种子干燥至适于贮藏的含水量时就应立即进行包装包装操作应在低湿包装间内进行包装间温度一般为20七~25七,相对湿度30%40%包装速度要快,以防干燥的种子吸收空气中的水分包〜装时要确保干燥袋尼龙网袋或纸袋上的库编号与种子盒或铝箔袋的标签上的库编号一致干燥袋内任何原始标签都要原封不动地装到种子盒或铝箔袋内,盒和袋内原始标签的保留可作为判断是否出现差错的重要原始证据每个种子盒或袋内装的种子不能太满,盒盖要拧紧,铝箔袋要及时封口包装好的种子要用电子称称重,以克为单位7长期库保存种子在入库定位之前,应对低温库房里的种子架,按排、架、筐的顺序进行库位号编号,并依据各种作物估计占用的库位号,排列出各作物的库编号与库位号的入库定位图种子包装称重之后,应根据入库定位图将种子存放到低温种质库库房内预先指定的位置上种子入库定位之后,记录此次入库存放的作物份数和时间,并把入库种子的库位号记入档案或输入管理数据库种子入库定位保存后,应对每一供种者提供的每一批种质做一份入库结果报告,主要内容包括合格种子清单和不合格种子清单合格种子清单数据项主要包括种质库编号、全国统一编号、种质名称、发芽率、发芽势、保存量等对合格的种子,要向供种单位开具种质入库保存证明不合格的种子要告知不合格原因并退回给提供者8复份库保存国家长期库保存的种质资源属国家战略资源,需要对其进行长期安全备份保存一份种子干燥完后,要进行包装和分装,其中三分之二的种子需保存在国家长期库,三分之一的种子包装好后需运往青海复份库进行备份保存9生活力监测种子入库保藏后,应根据不同作物种类和初始发芽率确定的生活力监测间期规定,用种质库管理数据库打印输出需进行生活力监测的种子清单,内容包含种质名称、库编号、库位号将要监测的种子从冷库中取出后先在缓冲间存放23d后再放到干燥间35h后方可打开种子盒或袋并数出〜〜需进行监测的种子种子数完后应尽快密封好并放回冷库生活力监测可以采用固定样品量测定法、改良的固定样品量测定法、序列发芽测定法将监测结果输入计算机并建立监测数据库10繁殖更新当长期库贮存种子生活力和保存量出现下列情况时,即应取出种子进行繁殖更新
①监测发芽率低于更新标准值;
②活种子数目不足以进行4次繁殖所需种子量时,即自花授粉作物和自交系的每份活种子数目低于600粒时;异花授粉作物和地方品种每份活种子数目低于800粒
③当种子样品在中期库绝种时,要将需繁殖更新的种质信息输入数据库,建立繁种更新数据库11供种国家长期库包括复份库保存的种质资源属国家战略资源,动用库存种质进行供种或提取种质应符合下列条件
①中期库保存的种质资源已绝种,需要从国家长期种质库取种繁殖;
②需定期进行生活力监测;
③库存种质资源活力降低或者数量减少到影响种质资源安全时;
④其它特别需要,如突发事件供种等供繁殖更新的每份种质材料取种数量视作物类别和种子生活力水平而定,一般取种活种子数量不超过100粒,特大粒种子千粒重NlOOOg不超过50粒
7.
1.2中期库工艺流程1资源收集到农作物种质资源的原生境进行实地考察收集或通过征集以及从国外引进通过检疫农作物种质资源2归类登记将通过考察收集、征集、国外引进等各种途径获得的种质资源按来源、物种、种质类型、生态型、生育期、原产地、播种期等进行归类,并登记植物名称、学名、种质名称、种质类型、种质形态、来源地、采集号、引种号、保存单位编号、种质主要特征特性、种质数量、种质引进时间、种质接收时间等有关信息3繁种入库将登记归类后的资源进行试种,观察鉴定其主要植物学特征根、茎、叶、花、果实、种子的形态构造及有关性状和农艺性状生育期、植株整齐度、穗型、分票力、分枝性、有效穗数、千粒重、果实大小、整齐度、穗粒重、穗粒数、单株产量等,并扩大繁殖种质数量国外引进的种质资源除国家或者省检疫部门海关检疫外,还应在隔离检疫圃内进行生长期的隔离试种检疫4中期库保存种子入库保存前处理过程,如清选与健康检测、生活力检测、库编号编码、干燥和含水量测定、包装称重等与长期库相同,只是低温冷库内温度高些-4T40,种子保存数量更大,因为除了编目种子要提供给长期库保存〜外,还承担着分发共享资源的任务5特性鉴定测定作物种质的品质性状、抗逆特性、抗病虫性等品质性状是作物被人类利用部分的营养品质、外观品质、加工品质、风味品质等抗逆特性是作物抵抗外界对非生物胁迫的性能,如抗寒、冷、霜、雾、冰、旱、盐性能以及耐热、湿、涝、酸、瘠能力等抗病虫性是作物对各种生物胁迫的相对稳定的抵抗能力6编目按作物种质资源编目的规范和要求,给予每份拟入目种质一个全国统一编号,将种质的基本信息和鉴定数据汇编成作物种质资源目录7生活力监测中期库种子生活力监测方法参见长期库种子生活力监测8繁殖更新当中期库贮存种子发芽率低于更新标准值和保存量不足时,应取出种子进行繁殖更新,以扩大保存量供分发利用9深度评价在特性鉴定的基础上,用分子标记等生物技术手段对种质的抗寒性、抗病性等进行进一步评价及其机制的分析10种质创新采用杂交、诱变、组织培养、孤雌生殖、远缘杂交、基因工程等途径和方法对种质进行扩展或改进11分发利用国内外科研、教学、育种等单位和个人通过网站查询种质供种分发目录,向所要索取种质的中期库提出利用申请,即填写和提交“种质资源利用申请书”中期库在收到申请书后向利用者提供种质向境外提供种质,应严格按照“农作物种质资源管理办法”规定执行提供的每份种质数量应以保证该作物种质材料的遗传完整性为宜对于自花授粉作物或异花授粉作物自交系种子,种子分发量每次为20100粒,主要依据种子千粒重和发芽率水平而定对于野生种、〜特殊遗传材料等种质,因保存量较少,材料又十分宝贵,每次分发种子量可适当减少对于异花授粉作物种质,每次分发量应依据种子发芽率水平,提供能确保田间成苗植株在50株以上的种子数量中期库一年内向同一单位或个人提供同一作物的种质份数,由各中期库根据“农作物种质资源管理办法”等相关规定确定
7.
1.3复份库工艺流程1接纳登记对长期库运送进行备份保存的种子进行初步检查和有关信息的登记过程2库编号编码对长期库运送进行备份保存的种子进行编号,每份种质给一个永久库编号3复份库保存将长期库送存的种子定位入库安全保存4种质提取根据长期库要求和国家规定提取种子复份库的工作主要是接收保存长期库的种子,其工作流程如下接纳登记一库编号编码一复份库保存一种质提取对“8建设用地与规划布局”的说明
8.1建设用地本条要求低温种质库在建设过程中应考虑根据不同用途、保存容量、功能作用等合理布局,达到节约用地,生态环保等要求
8.2规划布局
8.
2.1本条要求低温种质库在规划布局时要考虑种子处理顺畅性和安全性
8.
2.2独立建筑更有利于火灾的防控
8.
2.3贮藏种子资源的地方尽量切断水源,防止意外漏水淹没宝贵种子或使种子含水量增加,使种子失去生活力
8.
2.4按照种子工艺流程顺序布局有关区域,便于工作顺利开展,减少运输距离,节约人力物力等成本
8.
2.5便于种子资源运输与管理,防止资源丢失对建筑工程及配套设施”的说明“
99.1种子保存区
9.
1.2根据GB50223《建筑抗震设防分类标准》,种质资源库列为乙类建筑,即地震作用应按本地区抗震设防烈度计算抗震措施,当设防烈度为68度〜时应提高一度设计还应考虑防其他地质灾害(塌陷、滑坡)和洪水等
101.4不同类型和功能种质库保存的种质资源种类、数量不同,因此需要的低温冷库容积不同在容积一定的情况下,建设面积将根据冷库层高来确定在确定层高时要考虑种子的容重比和种子架的稳定性
9.2长期库和中期库种子操作处理和附属用房种子操作处理区、实验研究区、室内特性鉴定评价区、学术交流区、标本科普(分类标本)区、信息网络区、办公服务以及辅助用房根据用途对其环境条件要求不同,一些房间需要进行相对湿度控制,以保证种子含水量;一些房间用于实验研究,涉及化学药品等,要配备通风管道等
9.3中期库田间设施根据中期库保存的作物种质资源种类、数量、区域特点和实际需要,参见国家农作物品种试验站建设标准(NY/T2240)对田间繁种试验地、考种室、挂藏间、温室、网室、凉棚、大棚、防鸟网、晒场、农机房、农资库、围墙(围栏)等主要建筑,以及配电室、守护用房、锅炉房、食堂、道路、机井及配套、室外给排水、电气工程、安保监控系统及附属设施等进行选配作物种质资源的专业研究部门,研究宗旨是围绕作物种质资源在全国范围内,进行广泛收集、妥善保存、全面评价、深入研究、积极创新和充分利用主要负责组织协调全国农作物种质资源的考察、征集、保存、鉴定、繁种、引种与检疫等研究工作,长期承担国家级作物种质资源的收集保存等工作,2018年底在国家作物种质库(长期库)已保存374种作物的
43.5万份国家战略资源,分属877个物种国家作物种质库是我国作物种质资源长期战略保存与研究中心,于1986年10月建成总建筑面积3200平方米,种质保存容量40万份保存条件贮藏温度-18(±1七,相对湿度<50%,种子初始芽率285%,种子含水量5%8%,在该条件下多〜数作物种子安全保存寿命可达50年以上该库建成为我国开展抢救性收集分散在全国各地珍稀、濒危的农家种、野生近缘种、国外引进品种,进行长期妥善保存与供种创造了必要条件国家种质库主要任务承担全国作物及其近缘野生植物种质资源的长期战略保存与供种;研究发展新物种资源入低温种子库保存技术与标准规范,以及库存种质资源长久安全保存技术与标准规范,为新资源入库保存及库存资源的长久安全保存提供技术支撑;研究发展作物种质资源信息管理系统,以及信息数据挖掘及其实物共享利用的服务系统,提升资源安全管理与共享利用效率近年来,中国农业科学院作物科学研究所组织全国力量编写了《农作物种质资源技术规范丛书》145册,包括《农作物种质资源保存技术规程》,内容包括农作物种质资源库保存技术规程、农作物种
9.4复份库种子保存操作处理和附属用房根据用途对其环境条件要求不同而定
9.5仪器设备配置
9.
65.1低温保存库设备影响种子保存寿命除了种子本身的遗传特性外,种子含水量和低温环境是两个重要影响因素,因此要保证低温冷库恒定的低温低湿条件,在配备制冷除湿机组时要配备备用机组
9.
75.2种子入库保存操作处理设备种质库类型不同,保存的作物种子种类和保存量不同,其种子入库保存前操作处理所需设备数量不同
9.
5.3田间鉴定评价、繁种与考种等设备根据中期库保存的作物种质资源种类、数量、区域特点和实际需要,参见国家农作物品种试验站建设标准NY/T2240对田间鉴定评价、繁种与考种设备进行选配对“10建筑的防震防灾”的说明根据GB50223《建筑工程抗震设防分类标准》,种质资源库列为乙类建筑,抗震措施应按库址所在地区抗震设防烈度的基础上提高一度设计另外,种质库还应防雷电,防止火灾,防止洪水淹没等灾害对供电系统”的说明“11为了保证低温种质库保存种子的安全,必须保证其所需的低温低湿环境条件,需要24h不间断供电以进行制冷除湿,特别是夏天温度高湿度大,用电量比较大为了避免断电、停电事故的发生,需要进行双路供电和配备柴油发电机对安保系统”的说明“
1212.1应设置视频监控系统及门禁系统等楼宇安防系统,防止无关人员的进出,保证种子资源和设施等安全
12.2工作人员要进低温冷库进行种子存取或设备维修,冷库内应配备报警求救装置,报警器的电铃要安装在有值班人员的中心控制室,铃声要响亮,以防冷库内人员应急报警
12.3种质库的每间库房和机房都应安装应急灯,以备在配电设备检修等特殊停电情况下进行照明13节能环保
13.1建筑设计应严格执行国家规定的有关节能设计指标
13.2不应使用不符合环保要求的建筑材料
13.3为了维持低温冷库的低温环境,需要配置制冷机组制冷机组运行起来会产生噪音,特别是夏天会持续不断地运转,产生噪音的时间也长若低温库建在居民文教区,噪声设计应按国家《工业企业厂界标准(GB12348)》执行,即白昼为55dBA,夜间为45dBAo
13.4在选择制冷机组时应考虑制冷剂的环保问题,不宜采用将被禁止使用的R502和R12等制冷剂的制冷机组
13.5为了进行保存技术研究或种子鉴定评价等实验时,实验室会产生一些废液、废气、固体废弃物及有毒物质,其排放处理应根据环境评估所提出要求进行环保设计
13.6对于送交的不合格种子或生活力低的种子需要进行淘汰和废弃处理,需要配置烘箱等加热设备对种子进行热处理销毁,防止种传病虫害的传播14投资估算
14.2种质库投资估算农作物种质资源低温种质库建设项目主要分为土建工程和仪器设备两部分土建工程中不同类型种质库包括的内容不同,根据实地调研,并参考国家现有建筑标准,根据不同规模设施的建筑面积,测算得出投资金额15运行管理(人员设置)根据实地调研和种质库类型、承担功能、保存作物种类和保存容量进行在编人员配置
三、主要试验(或验证)的分析、综合报告,技术经济论证,预期的经济效果
(一)主要试验(或验证)的分析、综合报告1IBPGR和美国国家作物种质库的标准卢新雄⑸对IBPGR和美国国家作物种质库的标准进行了介绍
1.1IBPGR标准IBPGR贮藏顾问委员会考虑到全球种质库的实际情况,提出两个标准,即认可标准和推荐标准认可标准种子安全贮藏必须达到的最低标准推荐标准:希望达到的标准
1.
1.1长期种质库
(1)提供贮藏材料免费
(2)贮藏温度认可标准为0七以下;推荐标准为-18(2或更低
(3)贮藏温度监测认可标准为定期用温度计测量贮藏温度;推荐标准为定期测量贮藏温度并在低温贮藏库安装自动报警装置如在温度下降或升高时发出报警4种子含水量大多数物种为5-7%,大豆为7-8%o5含水量测定方法采用国际种子检验协会制定的含水量测定方法,但建议有些种子使用较小的测定样品量
0.4-
0.5g,使用更灵敏精确天平如精确度为
0.0001g o6包装容器密封防水的种子盒、铝箔袋、玻璃瓶子7贮藏样本数量认可标准为同质基因型种质材料至少3000粒,异质基因型种质材料至少4000粒;推荐标准为同质基因型种质材料4000粒,异质基因型种质材料12000粒8更新标准种子发芽率低于85%时9更新繁殖方法请教作物专家10入库时初始种子发芽率检测采用国际种子检验协会制定的标准发芽方法进行检测一次检测试验样品量为200粒,如有疑问再测200粒,然后取两次平均值11种子贮藏过程生活力的监测认可标准为采用国际种子检验协会制定的标准发芽方法进行推荐标准为采用序列测定法12发芽试验的设备具有供发芽率检测的发芽试验室、发芽箱、天平、烘箱以及检测空种子和破除休眠的设备13种子送入冷库贮藏之前的处理
①种质库收到种子以后,在干燥或贮存之前,应暂时存放于低温环境下,存放时间越短越好
②种子干燥认可标准为在某些地区和某些作物,可用高温干燥箱进行干燥但对于新安置的干燥设施最好不要采用此方法推荐标准为种子在温度152和相对湿度15%的干燥房间或干燥箱干燥
③种子清选种子在贮存之前应清选,使用的清选仪器应最低程度地损伤种子杂质应去除14数据资料认可标准为种质库种子贮藏材料应具备基础资料和管理资料基础资料包括样品号码、植物学名、品种名称、样品收集地点及生长环境管理资料包括样品重量或数量、收到日期、种质库编号、初始种子发芽率、种子入库定位日期、库位号、所有发芽监测数据、下次发芽监测日期更新数量、复份保存地点、样品减少或不存在的原因、样品分发的记录数量和地点、与本长期库有关的中期库所在地等推荐标准为除基础资料和管理资料外,还必须包括种质特性资料及进一步鉴定评价的数据资料15种子试验室除进行贮藏、干燥、发芽的房间及设备外,还必须有种子研究试验室和设备,以及管理人员进行种子接纳和登记的工作间16复份保存认可标准为每份贮藏材料的一部分放在另一种质库保存,以保证贮藏材料的安全性推荐标准为每份贮藏材料的一部分放到另一国家的种质库保存17种质库人员编制拥有1万20万份贮藏材料的工作人员〜序号人员类型1万10万20万1主任/主管1112副主任0113办公室干事1224资料信息人员1235技术人员1~25106维持增长技术人员1-25107科学人员1238植物学/植物分类011
①这些工作人员是对一般基因库制定而言,假如种质材料难于处理,人员可以增加
②具有管理能力的种子生理学家应优先考虑
③若贮藏材料每年增长大于10%,人员应适当增力
④聘用次序应为:种子生理学家、病理学家、植物学家
1.
1.2中期种质库
(1)提供贮藏材料免费
(2)保存时间10~20年
(3)更新标准种子发芽率降到85%
(4)种子贮藏条件认可标准为除热带地区外,可采用不密O封贮藏;贮藏温度10℃,相对湿度20%推荐标准为密封贮藏;温度15T,种子含水量为7%以下在较差贮藏库要求贮藏温度为5C、种子含水量为4%
(5)生活力监测间期5年或更短
(6)种质交换和分发
①包装容器认可标准为种子放于大小合适,有封口的容器或包装袋;推荐标准为防水渗入的容器
②资料信息认可标准为应有基础资料数据;推荐标准为若需要应附评价资料数据
③发芽方法为应提供特殊贮藏材料的发芽方法2美国国家作物种质库标准美国国家作物种质库即是美国种子贮藏实验室,是世界上最早建成的保存植物遗传资源材料的种质库,于1958年投入使用到1988年已贮藏种质资源23万多份,是目前世界上保存植物种质资源材料最多的种质库目前其标准如下
(1)贮藏温度-18寸,种子含水量6±1%
(2)干燥条件在温度5-2(TC、相对湿度05~15%的条件下进行种子干燥
(3)包装容器薄层(纸、铝箔、聚乙烯)复合袋,密封种子盒、gusseted bags
(4)初始发芽率试验方法采用国际种子检o验协会制定的发芽标准方法,用20粒种子样品进行测定
(5)贮藏过程生活力的监测根据贮藏时种子生活力的状况用50粒或100粒种子进行监测间期为5年或10年
(6)贮藏样本数量异花授粉材料和多基因型的混合材料需要300~4000粒种子,纯系材料和亲本自交系材料需要1500~3000粒种子
(7)种子更新标准尽可能在种子发芽率降到85%时更新下例情况也必须更新
①根据4次以上的发芽监测的种子生活力试验曲线,预示种子发芽率低于65%时
②对于纯系种子,当最后两次生活力监测平均值低于65%时
③当活种子数量(纯系或杂交亲本)低于400粒种子时
④当异花授粉品种/合成材料少于1000粒时,混合基因型材料少于10粒种子时3中国低温种质库建造技术调查分析郭颖荷、卢新雄、彭高军[14对]中国主要低温种质库采用的保温墙材料和厚度、地面架空层高和抗震设计等建筑技术,机组运行控制方式、制冷方式、制冷剂和除湿方式等制冷除湿技术,以及种子架、干燥设备等进行了调查和分析根据调查结果,就有关建好低温种质库的关键技术问题,如库房面积、高度、墙壁、围护结构、干燥系统、种子架以及制冷除湿等方面提出了建议
3.1调查对象与调查方法
(1)调查对象国家长期种质库、国家农作物种质保存中心(也称国家中期种质库)、河北农科院种质库、山西农科院种质库、广西农科院种质库、中国水稻所水稻中期库、中国农科院甜菜、棉花、蔬菜、牧草中期库等10座,这些库建成于19812002年间〜
(2)调查方法查阅资料、调查问卷和实地调查调查内容包括建筑工程建造技术、制冷除湿技术、种子架和干燥设备使用情况等本文中,位于北京、河北和山西地区的种质库的温、湿度指标为作者现场实测值(测定5d,每天早、中、晚3次,平均每8h一次),其它地区的种质库温、湿度指标为委托测定值
3.2结果与分析
3.
3.1建筑工程建造技术被调查的10座种质库所采用的保温材料及库房建造特点列于表lo建于20世纪80年代初期的种质库,其围护结构一般是将库房建筑墙身和保温层做成一体,墙身是砖砌体,而保温层包括软木砖、聚氨酯泡沫塑料和五合板(胶粘剂胶合而成的五层的木质板材)等软木砖是较好隔热材料其优点是:抗压强度高、无毒、质轻、防热、防潮效果较好、不透水等;缺点是:受潮后会霉烂、可被虫蛀和鼠咬等建成于1986的国家长期种质库,其围护结构将建筑物的墙身和种质库贮藏库(室)的保温墙分开,即在建筑物的外墙内,用双面彩钢板内夹聚氨酯泡沫塑料搭建成种质库贮藏库(室)的墙体聚氨酯泡沫制品,是一种新开发的高分子合成的新型节能材料其中,聚氨酯硬质泡沫板材(简称PU硬泡)具有容重小、强度高、吸水率小、低温或高温尺寸稳定性好、使用寿命长、绝热性能优异等特点,与钢板、水泥、纤维板、砖等多种材料具有强粘接性,绝不会自然脱落,能更进一步增强其保温防水效果因此,目前建造的冷库墙体大多采用硬质聚氨酯泡沫塑料作为夹芯层,内外层为彩钢板各种质库基本上都做了地面保温处理调查发现早期建成的河北农科院种质库冷库1号库,库内温度为-5,地坪没有采取防冻措施,在使用过程中地面出现冻裂现象采用架空层地坪主要作用是防冻,另外抬高地坪也起到了防潮作用在设计中,各种质库都对结构的抗震给予了高度重视表1种质库建造技术调查结果Tabl,I hivlion rrtullof germ|JdMn gnwbank buildingti4inolu^for niiiiitaiiutigIriuprraturr andbuihliiig Mirut turr库名建成面呼高保以墙材料保温堵地面保温处地面架空层高抗震r a年份/m以m湿度/相对温度厚度/mm理/mm设计火墙♦海青油达*蟆木科♦五合屋11MX
3.3一it1板650一广西农科院种版座1南宁市)19813Qt7痔地+斯育泊哲+有8度库2W13-IQt1650250软木鹏十五合板库11982-5年培,斯青油€6♦软木砖650无河北农科院一一7度种质陈(石家庄市)库21998W3-10一豉你聚我帝550有nt-1科堵♦浙青油毡,山西农科院一▼UCNJ敦东K+五合板OMJ有19S43®
7.8度种版库<太原市)际培,沥青油毡-60库2752-4-4650软木玲♦五合板内外层为彩制板.夹芯层为聚1986MXX
4.5-2450150有有8度国家长期肿喊库(北京市)氨的中国农科院牧草中期库内外层为彩钢板.夹芯层为聚19892,24±4一100无2006度(呼和浩特市)氨能表低温库制冷除湿技术调查结果2Table2Im ehligalionresult ofthe teL,hnolog forrefrigeration anddehumidificalion屋名制冷机组产地及型号机组运打控制方式制冷方式制冷剂除湿技术每1上海.DJT a座上热*U饰除湿广西农科院种殖库人工(半自动化)水冷R22底2H^.kATHABAB库2JJ化锌溶液除湿河北农科院种质库上海.2FT0自动水冷R12无控制山西农科院肿随母上诲.2FT0AT水冷KI2电加热除湿西库美国进口自动风冷R5O2冷冻电加热化制除湿国家长期种随库东库意大利.BDBI50T自动风冷R404A冷冻电加热化雨除湿中国农科院牧草中期库意大利.BAS135T和AS253自动风冷R22无控制中国水稻所水帼中期库加拿大.Wrlroid Thcrtnrlir1415OO/AL-12自动风冷K12电加热除湿中国农科院棉花中期库法国.MT64HM4\E人工和自动风冷一冷冻电加热化雨除湿中国农科院蔬菜中期库意大利.DB
340、S02c自动风冷R22冷冻电加热化需除湿中国农科院甜菜中期库意大利M DS235Ts02G自动风冷R22冷冻电加热化霜除湿国家农作物肿顺保仃中心美国进口自动风冷冷冻电加热化雨除湿R4O4W R22A注•2000年之前是从美国进口的制冷机
3.
2.2制冷与除湿技术早期种质库制冷机组配用的制冷工质是氟利昂12(R12)随着中国对环O保工作的重视,R12和R502已被列入即将禁止使用的制冷剂近年来建设的种质库选用的制冷机组,其配用的制冷工质是R22和R404A,是符合国家环保要求的随着自控技术的发展,电子技术在冷库建设中的应用日益广泛,应用电子计算机,能控制整个制冷系统在最佳工况下运行调查表明,大部分种质库制冷机组工况运行采用的都是自动控制方式种质库所采用的除湿技术有电加热除湿技术、冷冻电加热化霜除湿技术、热氟(气)化霜除湿技术、氯化锂溶液除湿技术、热氟回收技术等近几年引进的意大利等国外种质库专用制冷机组既有一体式的也有分体式的,特点是使用安装方便,不需专人维护他们的制冷除湿多采用冷冻电加热化霜除湿技术,实践证明这种机组在中国种质库工程中的应用还是有成效的在国家种质库-189库中,使用了3种不同生产厂商的除湿装置,虽然其除湿方式都称为冷冻电加热化霜除湿,也都能将相对湿度降至50%以下,但其单位耗电量却相差13倍其中〜意大利生产的装置耗电量相对较低其原因在于除湿装置的技术水平不一样因此,选择适宜的除湿装置可大大降低能耗
3.
2.3种子架和干燥条件种子架和干燥条件调查结果列于表3种子架是种质库存放种子的设备早期建成的种质库,如河北、广西、山西的种质库采用固定式种子架,后来建成的都采用移动式,移动架可充分发挥库房的有效容积且使用方便各种质库对种子架的抗震设计考虑较少,个别的考虑了但也没有请有关部门测试过,因此其抗震效果如何也是未知的各种质库使用的干燥设施条件参差不齐,大多数种质库是用鼓风干燥箱加热方式来干燥种子虽然该方法设备简单,使用方便,但由于鼓风干燥箱没有去湿功能,在环境湿度较高的地区(相对湿度三40%),如南方地区或北方夏季,尽管采用384CTC相对较高的温〜度,也无法在几天之内将种子含水量降至3%7也因而有的种质库在收到种〜子后,不能及时进行种子干燥处理,而只能等到冬天再处理有的种质库则采用延长干燥时间,这两种处理方式难免对种质贮藏质量产生质资源圃保存技术规程、农作物种质资源试管苗库保存技术规程、农作物种质资源超低温保存技术规程、农作物野生近缘植物原生境保护技术规程、农作物种质资源库设计与建设技术规范、农作物种质资源圃规划与建设技术规范、农作物种质资源试管苗库、超低温库设计与建设技术规范等以上的相关工作基础和一系列丛书的出版发行为我国的作物种质资源考察收集、鉴定评价、安全保存与有效利用提供坚实的理论基础与技术支撑,也为《农作物种质资源库建设标准-低温种质库》的制定提供了有力保障、标准制定的重要性和必要性2农作物种质资源是农业科技原始创新、现代种业发展的物质基础,是保障国家粮食安全、建设生态文明、支撑农业可持续发展的战略性资源,对种质资源的占有和有效保护利用是一个国家国力的象征种质资源保护设施的建设与完善,是妥善保存和持续利用这些战略性资源的重要前提我国幅员辽阔、生态环境复杂,农业植物多样性也非常丰富,农作物栽培种有600多种,野生近缘植物约有1万个物种由于作物种类不同,其繁殖方式不同,适宜进行资源保存的材料类型和保存方式也就不同对于正常性种子作物而言,其种子耐低温、耐干燥,可以通过低温种质库保存种子而实现其资源的安全保存对于非正常性种子和无性繁殖作物而言,其资源可以通过田间种质圃、试管苗库和超低温库进行保存由于低温种质库的功能用途、保存目的和保存期限不同,又分为长期库、中期库、短期库和复份库在功能职责上,长影响表3种子架和干燥条件调查结果Table3Im rstigationrrsuIt ofbuikling tr hnokgon theUi rhrs iiigand thr irwiig*onlitioii种子架干燥条件摩名(固定成移动)设能实测温,海度广西农舁院种质库固定有干燥间温度2度土化.RH30%土X河北农科院种版库固定.移动有干燥间温度303氮.相对湿度未测山西农科院种质库固定.移动有干燥间温度3汽.RH3联左右国家长期种质库移动干燥箱+去湿预冷机温度3《左右.RH10%〜1次中国农科院牧草中期库移动无一中国水稻所水稻中期库移动大型热鼓区除湿干燥相一中国农科院棉花中期库移动有干燥间—中国农科院找案中期屋移动有干燥间M度2久.相对湿度未测中国农科院甜菜中期库移动牌子恒温干燥箱一国家农作物种城保存中心移动干燥箱+去湿强冷机温度363久左右.RH10%-1灾
3.
2.4问题本次所调查种质库不仅有20世纪80年代建成的,也有近几年才建成的,其建造技术水平基本上反映了中国种质库建设发展历程,具有一定的代表性从上述调查结果及对相关问题的进一步深入了解分析表明,国内种质库的建设存在以下4方面的问题
(1)保温墙问题保温墙保温效果好坏不仅关系到能否满足冷库对温、湿度的要求,而且关系到冷库使用寿命和节能问题早期贮藏冷库保温墙与建筑物外墙合一的建造方式(砖墙+沥青油毡+软木砖+木质五合板),不仅施工复杂,且易出现隔热差和水汽渗透等问题如中国农科院国家库1号库(1984年建成,2000年拆除)库房保温墙是采用砖墙+沥青油+软木砖+锡箔纸+木质五合板,在夏天和雨季库内出现凝结水,到1995年保温层的软木板已部分霉烂或损坏,保温效果明显下降;河北农科院种质库建成后也因保温墙保温效果达不到要求,而在冷库内墙现场喷涂50mm厚聚氨酯塑料泡沫另一方面,国家长期种质库的T8°C冷库,从1998年以来库板外侧有严重的结露现象,其原因可能是库板厚度偏薄(100mm),或聚氨酯库板保温性能开始退化
(2)贮藏冷库地面没有作保温处理,导致冷库地面出现冻裂
(3)制冷技术和除湿技术不过关如国家种质库1号库(1978年动工),在设计、施工、设备安装、调试方面均由国内单位实施,虽采用当时较先进的工艺和国产设备,但1981年在温湿调试时,其指标未能达到设计要求(温度-10±l℃.0±1℃;相对湿度35%50%)1983年改造完毕后,经调试仍〜发现风阀关闭不严,风管保温不好等问题1984年进行第二次改造后,除湿系统仍存在问题,主要是除湿机工作可靠性差,底轮寿命短,除湿性能衰减较快,因此该库一直没有进行湿度控制另外,有的库设计用液氮向冷库喷淋以达到降温、保持低温目的,但没有成功,实践证明是行不通的
(4)有些库房在温湿度、防火、安全等方面都没有装配自动化控制和报警系统,也没有配备监视系统,种质安全性保存存在隐患,国内种质库也曾发生过火灾而使资源遭受损失1986年国家长期种质库建成并投入使用,应该说是中国种质库建造技术进入一个新水平的重要标志该库设计由国外专家承担,其设计理念和所采用的技术都体现了现代种质库的发展趋势该种质库在建筑物的外墙内,用内、外层为彩钢板夹层为聚氨酯保温板搭建而成,其施工、安装简便,但对库板质量要求高制冷除湿技术采用冷冻电加热化霜除湿,且采用进口的除湿装置,除湿效果好且耗能较低制冷和除湿运行是自动控制的;采用移动式种子架;冷库地面有保温处理整个冷库设计考虑了防水功能国家农作物种质保存中心,是由中国自行设计建设施工,建设周期仅用2年,建成后使用也稳定,这标志着中国现代化种质库建设技术水平的提高和成熟该库总建筑面积5500m2,冷库面积1700m,由17间贮藏库组成,贮藏温度分别为(-18±2)℃,(-4±2)2(和土土2)℃,相对湿度W50%总贮藏容量可达60万份以上,是目前国内最大的现代化种质库该库吸纳了国家长期库建造技术的优点,对T8库冷库的库板厚度增加至200mm从投入使用近3年来的效果看,库板外侧没有出现结露现象
3.
2.5建议从调查所采用的建造技术和使用效果来看,对建设好种质库提出如下建议
(1)种质库贮藏种子数量大,贮藏库面积亦大,最好建造多间贮藏库,每一间贮藏库的面积,除特殊要求外,宜控制在20~80nl2之间,库房面积过大,会出现温、湿度梯度,库房面积过小,工作人员进入库房都会引起温湿度的波动库房高度应根据库房的面积大小确定,一般为34m
(2)种质贮藏库(室)〜的墙壁,不宜与建筑物外墙合一,建议在钢筋混凝土框架结构的建筑物内建设贮藏库(室),贮藏库(室)的围护结构应采用双面彩钢板,内夹聚氨酯泡沫塑料制作的轻型墙体和天棚,使建筑物的外墙与贮藏库(室)的围护结构分开,形成“库中库”,避免阳光直接照射,以节省能耗和运行费用库房温度在0℃以下时,应采取防冻措施,避免造成地坪冻胀,地面出现裂缝
(3)种质库应设有专门的干燥室(间),推荐建造“双15”干燥系统,应该是种质库种子干燥最理想的处理方法“双15”干燥系统,即为种质在干燥温度1025七,相对湿度15%20%的条件下进行干燥干燥后将种子装入特制的〜〜种子盒或铝箔袋中,种子不会受潮
(4)种质贮藏库(室)维护结构保温层的厚度,应经热工计算,按最小热阻确定保温层的厚度,也就是既考虑节约建设投资,又考虑运行费用合理所确定的经济热阻值目前对经济热阻尚无规定,这也是本课题下一阶段所研究的内容建议暂时按最小热阻计算所得的保温层厚度又
1.3,作为贮藏库(室)的保温层的厚度
(5)采用移动式种子架,可充分利用贮藏库(室)的有效空间,增加种子的贮藏数量
(6)制冷及控制技术应采用风冷式制冷机组,并设计2套制冷控制系统,其中一套为自动化控制系统,即冷库温湿度自动控制、自动显示、自动采样(温湿度每天采样2次)及自动存贮记录,包括故障存贮记录另一套设计为易于人工使用的简易控制系统,即手动控制开、关机,作为备用机组两套各自独立,但又能互相切换制冷工质用环保型制冷剂目前,建议选用国外生产的制冷机组且带有除湿功能的成套设备
(7)除湿技术应采用较为成熟可靠的除湿装置,建议选用与制冷机组配套的成套设备对于-18(2低温库,要慎重采用电加热化霜除湿装置,否则,除湿效果可能不好而且耗能大植物种质资源库的设计与建设要求4我国植物种质资源保存越来越受到重视,不少单位正在筹备建设植物种质资源库由于植物种质资源库具有较强的专业特点,且至今还没有种质资源库的设计与建设规范,致使一些新建种质资源库需经几次改造和调试后才能投入使用因此,卢新雄口5就]有关植物种质资源库特点、设计原则和技术指标要求以及建设经验作了一概述
4.1低温种质资源库我国1986年建成的国家种质库和2002年建成的“国家农作物种质保存中心”的保存设施就属于该类型种质资源库,其保存对象是产生正常型种子的植物种质资源我国已收集
3.34X105份作物种质资源存入国家种质库进行长期保存,贮存数量居世界首位低温种质资源库主要由保存种子的冷库和种子入库前处理操作室两部分组成冷库部分包括种质贮藏库和机房,冷库一般是在砖混结构的建筑内,用聚胺酯板再搭建而成,聚胺酯板起保温隔气作用通过机房的制冷除湿机组向冷库内输送冷气,并通过库内蒸发器设备进行除霜,从而使冷库常年处于恒定的低温低湿状态前处理操作室包括种子接纳室、清选室、发芽室、干燥室、包装室和含水量测定室等低温种质资源库又分为长期库和中期库,国际植物遗传资源研究所International Plant GeneticResources Institute,IPGRI的专家推荐的长期库贮藏温度为T8±2℃,相对湿度RH〈65%,种子贮藏含水量一般作物为5%~7%、大豆8%,贮藏寿命可达20年以上中期库贮藏温度4±2”C,相对湿度<65尢贮藏寿命5-10年FA0/IPGRI,1994o
4.2低温种质资源库的技术指标作为种质资源库建设单位,非常重要的是给工程设计单位提出种质资源库的技术指标中长期种质库贮藏条件的设计可参照FA0/IPGRI1994的《基因库标准》执行长期库贮藏温度T8±2℃,相对湿度RHX60%,库板采用聚胺酯保温库板,库板厚150~200mm,两面面材为
0.75mm厚的不锈钢板或彩钢板,芯材为聚胺酯,其密度为45~55kg.nH,传热系数(h)W
0.022W.m-.K-i,2抗压强度2L5X105Pa,芯材要求防火自熄地面保温层可用抗压性能较好的挤塑泡沫板(XPS),厚150~200mm,抗压强度〉
2.5X104Pa,传热系数(h)〈
0.04W.m-
2.心,表面层为水泥钢筋混凝土地面,厚100~150mm中期库(-4土2C或(4土2)℃,相对湿度〈60%,库板厚100~120mmo短期库(临时库)(15±3)C,库板60780mm重要工作间的设计技术参数双15干燥间RH20%,温度(15±2)℃干燥间RH30%,温度(冬天18~20℃,夏天25~28℃)包装间RH40%,温度(冬天18~20℃,夏天25~28℃)发芽间湿度不要求,温度(冬天18~2(TC,夏天25-28℃)o接纳室湿度不要求,温度(冬天18~2(TC,夏天25-28℃)计算机室o粉尘控制10万级,温度20~252制冷机组自控系统冷库温湿度自动控制、自动显示、自动采样(温湿度每天采样2次)及自动存储记录,包括故障存储记录有自动报警系统(包括火警)及通过闭路电视系统监视库和户内外的监控系统
4.3种质资源库的设计原则设计总原则安全性、可靠性、前瞻性和布局合理实用,符合环保要求,在保证安全性的前提下考虑先进性(Ellis etal.,1990;陈叔平1995)o由于种质资源库的设计专业性非常强因此,在工程设计过程中,必须始终贯彻上述设计思想与原则
4.
3.1安全性植物种质资源是在不同生态条件下经过自然界长期演变形成的,蕴藏着各种潜在的可利用基因,是国家的宝贵财富因此,在种质资源库设计和建设中,都应将安全性放在首位,需从防地质灾害、防水、防火和防意外事故等方面来考虑防地质灾害,重点放在防震上,其他如塌陷和滑坡等也应考虑在防震上,根据中华人民共和国国家标准GB50223-95《建筑抗震设防分类标准》,种质资源库列为乙类建筑,即地震作用应按本地区抗震设防烈度计算抗震措施,当设防烈度为6~8度时应提高1度设计除在建筑设计上有防震设防外,聚胺酯保温冷库和种子架设计也应考虑防震措施,这是因为种子包装容器越来越多地采用铝箔袋,若出现倒塌现象易造成袋的破裂而混杂了种子防水应重点考虑防洪水如美国国家种质库的贮藏冷库是设在建筑物的2层,高出地面3nl左右,这是由于当地上游地区有一水库考虑防暴雨排水,则一般冷库的地板应高出地面1m左右其他方面,如建库地址周围不能有燃料仓库及危险化学药品库种质资源库建筑周围必须留有足够的空地,以便在发生意外时能够使消防队迅速到达消防报警、监控及库内外的报警装置应重点考虑,尤其应考虑当人在冷库内出不来时应有报警装置
4.
3.2可靠性种质资源保存是一项关系子孙后代且没有时间界限的工程,其核心是尽可能延长种子的寿命,而维持低温库温度的恒定是最为关键的在种子贮藏过程中,若因制冷设备常出现故障而停机维修,则可能导致库温回升,这种大范围的温度波动更易加速种子的老化为此,低温库的制冷除湿技术设计,应选择在实践中证明是可靠稳定的技术,绝不能设计或采用带有试验性质的新技术,因种质资源库不是试验场所,它保存的是国家宝贵资源,是无价之宝在控制系统方面,除有自动控制系统外,还应有手动的控制系统,以备在自动控制系统出现故障时,可启用手动控制系统制冷设备也应尽可能设计备用机组,以确保运行过程的可靠性电力供应也需设计双路供电系统,在电力供应有问题的地区,应备有柴油发电机
4.
3.3前瞻性因建设种质资源库投资费用大,在设计时应尽量考虑未来10~20年的发展包括入库贮存种质数量、人员的增加及资讯方面的发展在平面布局上,也应适当留有发展余地
4.
3.4布局合理在总体布局方面,对于综合性种质资源库,液氮超低温库和种子低温库可考虑放在1层,组织培养库可考虑放在2层另外应确保工艺流程合理,即种子在入库前处理过程中的流动应合理,而不要推来推去在一般情况下,种子处理操作流程为
(1)在接纳操作室进行种子接纳与登记、核查种子重量与外观质量并统计出供发芽检测的种子;Q)将统计出的发芽检测用种子(一般200~400粒)送往发芽检测室,供保存用的种子暂时存放在临时库;
(3)在发芽检测室进行发芽率试验;
(4)将发芽率检测合格的种子从临时库送到干燥间进行干燥脱水;6)在包装间进行含水量测定与种子包装;6将包装好的种子放入冷库永久保存因此,各操作间与储藏冷库的布局可依照上述流程来安排
4.
3.5符合环保要求首先,考虑低温种质资源库制冷机组可能造成的噪声问题,若低温库建在居民文教区,设计标准应按国家《工业企业厂界标准GB12348-90》执行,即昼间为55dBA,夜间为45dBA具体可根据所处地区,按国家标准要求考虑噪声问题第二,在制冷机组选择时,也应考虑制冷剂的环保问题,而不要采用使用R502和R12制冷剂的制冷机组,因为R502和R12是即将被禁止使用的制冷剂此外,对于淘汰和废弃的种子,要防止可能造成的病虫害传播对保存前处理及研究过程中的化学试剂,则需考虑建设专门的试剂收集处理设施,同时实验室需安装防酸碱腐蚀的排污管道因此,种质资源库在建设前需对环保问题作全面系统的论证和评估
4.
3.6先进性楼宇自控和制冷机组的自控方面可考虑先进性设计,但在制冷除湿技术上,首先考虑是安全性和可靠性,在此基础上再考虑先进性,因国内外有不少种质资源库为追求所谓先进技术而无法实现正常的运行,如有的种质资源库想通过对库房进行液氮喷淋气化制冷而实现低温保存种子,但后来实践证明是不可行的种子前处理设备及有关实验设备应以先进性为主
4.4设计与建设中常遇见的问题
4.
4.1如何确定建设面积建设种质资源库,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
70.521n2,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12万份的典型低温种质资源库,则可按以下内容估算出所需的使用面积冷库140m,机房2040叫缓冲间20〜240m,接纳室2040m2,清选室2040nl2,发芽室4060皿,干燥及包装室〜〜〜〜26080m2,水分测定室2040nl2,临时库2040叫值班室30nl2,配电及控〜〜〜制室2040m2,临时存放室2040m2,会议室100皿,计算机室100m2,厕所及走〜〜廊130170nl2,总使用面积为7601000改因此,要建设一座保存12万〜〜份的种质资源库,则需要申请建筑面积为970-1300m,即需在使用面积基础上2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
4.
4.2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
5.
4.3制冷机组安装位置期库负责所有资源的长期保存,其中低温种子库保存种子类,离体超低温库保存无性系资源;中期库负责种子类资源收集、鉴定评价、中期保存、繁殖更新与分发;种子类资源的长期库和中期库互为互补和备份保存,无性繁殖种质资源的超低温库与试管苗、种质圃之间互为互补和备份保存我国作物种质资源保存设施的建设,始建于上世纪70年代末期经过近三十多年来的不断建设和完善,我国已建成了以国家作物种质库为核心的作物种质资源保护设施体系在低温种质库方面有国家作物种质库1座(长期库)、国家复份库1座、国家中期库10座,为我国作物种质资源妥善保存创造了必要的条件1986年国家作物种质库的建成,为我国抢救性地收集分散在全国各地的珍稀、濒危、古老农家种和野生材料,并实现集中统一保存提供了可靠的保障30年来,通过全国300多个科研单位共同协作,我国作物种质资源长期保存数量已达50万份,跃居世界第二位,为我国农业的可持续发展奠定了雄厚的物质基础其中,国家作物种质库长期保存总量为
43.5万余份,隶属877个物种目前,我国在作物种质资源保存体系建设中还存在一些严重问题,比如保存体系不完善,缺乏完善的试管苗库、超低温库保存体系,使得许多非常珍贵的无性繁殖作物种质资源无法通过设施进行备份保存,而野外保存材料一旦丧失,将无法再生另外,就是库容量严重不足国家作物种质库(长期库)设计库容量为40万份,目前已入库保存
43.5万余份资源,该库容量已严重不足,主要体现在以下目前,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.
4.4长期库和中期库的配置对建有长期库和中期库的种质资源库,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)o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
4.
4.5中期库温度的选择中期库的贮藏温度在设计上应选择(-4±2”C或(4±2”C,不要设计(0±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
4.
4.6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150nl2,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
4.
4.7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0℃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-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RH50%,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irc左右
4.
4.8每间冷库热负荷Q计算在种质资源库设计中,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75%,设计人员就可依据此要求来计算配多大制冷量机组
4.
4.9干燥系统的选择在种质资源库建设中,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,FA0/IPGRI
(1994)推荐采用“双15”干燥系统RH20%,温度(15士2)℃o国家作物种质库已建造一间容积为
3.4mX
3.lmX
2.6m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7CTC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%±2%,这样在30~35(2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干燥间,环境条件控制在25~40℃,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
4.
4.10设计单位的选择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
4.5结语植物种质资源库建设是一项涉及多学科且专业性很强的系统工程因此,要建设好一座种质资源库,关键是要做好以下几方面的工作
(1)明确种质资源库的建设目的、承担的任务及保存对象,以及建设规模
(2)对种质入库保存的工艺流程和技术指标要了解清楚⑶在进行种质资源库设计与建设之前,应派人出去考察,并组织有建设经验专家对其设计方案进行全方位的论证,以便能设计出最佳的建设方案因在设计和施工前,方案还可修改,若建成后再修改则很困难,有时造成的后果也无法挽回因此,多出去考察和请有建设经验专家进行论证,是非常必要和重要的
(4)由于种质资源库的设计专业性非常强,因此,在工程设计过程中,必须始终贯彻种质资源库特有的设计思想和原则,要设计安全可靠的制冷除湿技术系统,以及购置品牌过硬的制冷除湿设备和保温库板是确保种质资源库建设成功的关键
(5)在施工建设过程中必须严格把好质量关
(二)技术经济论证与预期的经济效果《农作物种质资源库建设标准-低温种质库》农业行业标准的实施,有利于规范各种类型低温种质库的功能、技术指标、设计、建设与规范管理技术,有利于提供种质库建设的准则,指导不同类型低温种质库的建设或改扩建,同时对于促进我国农作物种质资源保存处理的规范化和标准化,避免保存操作处理过程中出现差错,确保保存种质资源的遗传完整性,延长保存资源的贮藏寿命,提高种质分发和利用效率《农作物种质资源库建设标准-低温种质库》农业行业标准的实施,将促进各种类型种质库的设计、建设与规范管理,为农作物种质资源的安全保存提供最基本的条件保障,从而为我国作物新品种培育、生物技术及相关学科研究提供基础物质,为我国农业科研和粮食安全提供强有力的支撑另外,资源的安全保存,每年可为国家节约繁种经费数亿元,经济效益非常明显因此,《农作物种质资源库建设标准-低温种质库》农业行业标准的社会经济效益巨大、采用国际标准和国外先进标准的程度,以及与国际、国外同类标准水平的对比情况,或与测试的国外样品、样机的有关数据对比情况无
五、与有关的现行法律、法规和强制性标准的关系本标准主要引用了建筑行业的国家标准,并结合农业工程实践进行了部分内容适度调节与现行法律、法规和强制性标准无相互矛盾和抵触的条款
六、重大分歧意见的处理经过和依据无
七、标准作为强制性标准或推荐性标准的建议建议本标准作为推荐性农业行业标准发布实施
八、贯彻标准的要求和措施建议(包括组织措施、技术措施、过渡办法等内容)建议各级农业管理部门认真组织学习,必要时可由农业部工程建设服务中心和农业部规划设计研究院组织各单位召开标准宣贯会,就标准相关内容进行解读;另外,将本标准在网站上进行宣传,让更多的人知道本标准已经经有关部门批准实施可以免费下载,指导全国农作物种质资源低温库建设另外也需要印刷成纸质版,在每年一次的全国农作物种质资源保护与利用会议上,面向全国参与农作物种质资源保护与利用的技术人员发放,加快推进新标准的推广以期进一步规范和指导全国农作物种质低温库的建设,提高农作物种质低温库建设的水平
九、废止现行有关标准的建议无
十、其他应予说明的事项无参考文献
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193219.卢新雄,陈叔平,刘旭等编著.农作物种质资源保存技术规程.北京中国农业出版社,2008几方面一是我国10座国家中期库保存资源中,未编目和已编目但未入国家种质库长期保存的种质资源12万份;二是还有8万余份未编目种质资源分散在全国各地基层科研单位,由于库容量不足,严重影响到种质资源入长期库妥善保存;并且部分资源收集基层单位因缺乏保存条件,资源面临得而复失的危险;三是近10多年来新育成品种未得到系统收集,许多我国育种急需的国外农作物种质资源尚未收集入库,每年国内新考察收集种质5000余份,国外新引进5000余份种质资源,合计每年新增约1万份资源有待入长期库保存因此,急需新建一座国家作物种质库另外,随着人们对资源保存认识的提高,全国各省(市)、许多农业院校和种子公司等均需建立相应的种质库由于不同类型低温种质库的功能技术指标、设计和建设技术指标均不同目前,我国农作物种质资源库(圃)的设计与建设技术规范要求、资源的保存与分发操作程序和描述规范尚有待进一步建立和完善,国家还没有低温种质库建设标准,还没有对各种类型低温种质库的功能、技术指标、设计与建设技术进行规范因此,制定《农作物种质资源库建设标准一低温种质库》是非常必要和急迫的,以指导不同类型低温种质库的建设,同时对于促进我国农作物种质资源保存处理的规范化和标准化,避免保存操作处理过程中出现差错,确保保存种质资源的遗传完整性,延长保存资源的贮藏寿命,提高种质分发和利用效率具有重要现实意义、主要工作过程3项目下达后,按照农业行业标准制修订的要求,我们积极组织技术骨干成立标准起草工作组,研究和制定标准编制工作方案,并开展有关工作1成立标准起草工作组,制定工作方案,启动标准项目标准项目下达后,组织技术骨干成立了标准起草工作组,工作组成员具有较丰富的专业知识和实践经验,熟悉业务,了解标准化工作的相关规定并具有较强的文字表达能力工作组成立后,制定了工作计划,明确了内部分工及进度要求,责任落实到人2发放调查表,并实地考察,收集资料,撰写标准初稿为了更好地规范各项指标,向10个国家作物种质中期库和山西省、山东省和河北省农作物种质中期库发放调查资料,标准起草组组织人员分赴国家水稻中期库、国家蔬菜中期库、国家麻类中期库、国家油料中期库、山西省中期库、山东省中期库、甘肃省中期库和河北省中期库等进行调研,了解该类设施建设的现状、存在的问题和建议,并收集整理国内外低温种质库建设方面的标准和文献,获得了较为丰富的数据对掌握的上述资料进行研究分析,提出建设标准中规定的项目和指标方面的标准和文献,并组织相关人员起草了标准的草稿3形成标准征求意见稿并送专家函审修改后形成送审稿多次召开标准起草工作研讨会,对起草的标准草稿进行反复修改,逐条讨论标准条文的技术内容,形成一致意见后,完成《农作物种质资源库建设标准-低温种质库》标准征求意见稿,送给国家农作物种质资源中期库、省中期库、种子公司等不同领域的著名专家,请他她们提出修改意见,主要包括中国水稻研究所、中国农业科学院棉花研究所、中国农业科学院蔬菜花卉研究所、中国农业科学院油料作物研究所、北京中农科信机械设备有限公司、中种集团等22个单位的22位专家起草小组组织力量对22位专家的153条意见进行整理,其中采纳104条,部分采纳9条,未采纳40条,并对征求意见稿进行修改完善,最后形成了《农作物种质资源库建设标准-低温种质库》农业行业标准送审稿审定过程无
(三)标准主要起草人及其所做的工作本标准主要完成人卢新雄、陈晓玲、辛霞、张金梅、尹广昆鼠何娟娟卢新雄为标准首席专家,全程指导标准的制定;陈晓玲为标准起草小组的主要负责人,统筹规划标准研制进度及技术指导,撰写标准文本和编制说明;辛霞、张金梅、尹广昆昌、何娟娟进行资料收集和实地调查
二、标准编制原则和确定标准主要内容(如技术指标、参数、公式、性能要求、试验方法、检验规则等)的论据(包括试验、统计数据),修订标准时,应增列新旧标准水平的对比
(一)标准编制原则
1、标准的编制原则根据我国目前农作物种质资源低温种质库建设的总体水平及发展趋势,对比分析目前国内外相关项目或指标的规范方法,分析我国农作物种质资源低温种质库设施存在的问题,从中总结出适合我国农作物种质资源低温种质库的建设方案并制定本标准通过对农作物种质资源低温种质库的选址与建设条件、建设规模、工艺技术与配套设施设备、建设用地与规划布局、建筑工程及配套设施、投资估算等进行规范,改变我国农作物种质资源低温种质库无标准、无规范等现状,节约人力、物力、财力和土地资源在标准编制过程中充分考虑了农作物种质资源低温种质库建设的实际情况,坚持科学性与实践经验相结合的原则,尽量使本标准便于操作与实施规范性原则本标准的制定符合法律法规,符合有关标准要求,包括GB/T
1.1-2009标准化工作导则第1部分标准的结构和编写规则、GB/T
3543.1o适用性原则本标准要求全部内容具有可操作性继承性原则本标准参照了《农作物种质资源保存技术规程》中的“农作物种质资源库设计与建设技术规范”以及有关低温种质库设计与建设要求文献资料,继承了农作物种质资源库设计与建设领域的前人工作经验和最新研究成果、标准的主要内容2本标准共16章
1、范围;
2、规范性引用文件;
3、术语和定义;
4、种质库类别、承担功能与建设设计总原则;
5、选址与建设条件;
6、建设规模与项目构成;
7、工艺技术与配套设施设备;
8、建设用地与规划布局;
9、建筑工程及配套设施;
10、建筑的防震防灾;
11、供电系统;
12、安保系统;
13、节能环保;
14、投资估算;
15、运行管理(人员设置);
16、附录A(规范性附录)
(二)确定标准主要内容(如技术指标、参数、公式、性能要求、试验方法、检验规则等)的论据(包括试验、统计数据)对“4种质库类别、承担功能与建设设计总原则”的说明
4.1种质库类别根据我国目前不同类型种质库所承担的功能任务划分不同类别
4.2建设设计总原则
4.
2.1建造农作物低温种质库主要是用于保存种子资源,而保存种子资源数量是在随着不断收集入库而增加的,因此要考虑未来的发展需求
4.
2.3种子入低温种子库保存前是要经过一系列的前处理的,如清选、查重、发芽率检测、干燥、包装等,因此各个房间要进行合理建设布局,以便工作流程顺利进行
4.
2.4低温种子库的建设可分为两部分,其中低温冷库库体建设与一般建设不同,要求保温、防冻、隔热、防潮等特殊处理,其它前处理房间土建可按民用建筑标准设计建造5选址与建设条件
5.1在选址时充分考虑当地政府或土地部门对建设场地的规划,尽量避免与城市规划冲突,因占用规划土地,建设不能获批或未达到使用年限即面临被拆除的风险
5.2主要是依据种质库保存珍贵种子资源安全性的要求
5.3主要是依据种质库种子运输的方便性,以及中期库保存种子为了提供分发利用需要繁殖和更新种子所需用地的要求
5.4主要是依据种子入库运输方便、防震、种子重量对地坪的承载要求和种子保藏条件所需的低温除湿要求提出的。
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