楊國霞
(甘肅省天祝縣農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測檢驗站,甘肅 天祝 733299)
馬鈴薯是糧菜兼用作物,為解決中國的糧食供給和提高人民的生活水平發(fā)揮了巨大的作用[1]。國家已實施馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略,馬鈴薯作為中國第四大糧食作物,突出主糧化在國家糧食安全中的位置和作用尤為重要[2,3]。在實際生活中馬鈴薯作為大眾食材通過炒、煮、蒸、炸、燉等烹飪方法可做出種類繁多、美味可口的食品,滿足人們的多種需求。在中國水稻、小麥、玉米、大豆等糧食的貯藏已初具規(guī)模,各地研制和建設(shè)了不同體積的糧庫、糧倉等貯藏設(shè)施來滿足貯藏需求,在農(nóng)村也研制和發(fā)放了彩鋼糧囤來滿足家庭貯糧需要[4,5]。馬鈴薯不同于水稻、小麥等籽粒作物,其薯塊含水量高,生命活動旺盛,在國家糧食戰(zhàn)略方面多用大型冷庫、氣調(diào)庫貯藏[6,7],家用貯藏設(shè)施多為傳統(tǒng)窯洞和土窖,其設(shè)施簡陋、易塌陷、溫濕度調(diào)控困難,貯藏后腐爛率和發(fā)芽率高,取放困難。作為糧食儲備的重要組成部分,設(shè)計和建設(shè)新型家用馬鈴薯貯藏窖有一定的現(xiàn)實意義。
中國西北地區(qū)冬季漫長寒冷,馬鈴薯是農(nóng)村冬季的主要菜蔬之一,廣大農(nóng)村素有“秋收冬藏”的習(xí)俗和傳統(tǒng)。本試驗為了延長馬鈴薯貯藏期和提高貯藏薯塊質(zhì)量,設(shè)計了新型家用馬鈴薯貯藏窖。應(yīng)用后延遲了馬鈴薯發(fā)芽期,降低了腐爛率,克服了傳統(tǒng)窯洞、土窖等貯藏設(shè)施的不足,在農(nóng)村家庭貯藏中具有一定的應(yīng)用前景。
試驗地位于甘肅省天祝藏族自治縣東坪鄉(xiāng)先鋒村,N 35°2',E 102°42',海拔2 050 m、土壤為山地粟鈣土,屬大陸性高原季風(fēng)氣候區(qū)。年平均氣溫2.8℃,≥10℃的積溫2 400℃,年日照2 500 h,早霜9月下旬,晚霜4月下旬,無霜期155 d,年平均降雨量465 mm。應(yīng)用地位于祁連山東端北麓緩坡區(qū),該地農(nóng)戶將坡度20°~30°的坡面改造成梯田發(fā)展馬鈴薯產(chǎn)業(yè),馬鈴薯是當(dāng)?shù)氐闹饕?jīng)濟作物。每年10月馬鈴薯收獲交易后,每家都要預(yù)留和貯存一定數(shù)量的塊莖作為冬季蔬菜食用。
馬鈴薯品種為‘隴薯3號’一級種,薯種由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。2019年6月上旬播種,10月中旬收獲,收獲后剔除病、殘和損傷薯塊,選留質(zhì)量150~200 g塊莖貯藏。
貯藏時分別應(yīng)用本設(shè)計家用馬鈴薯貯藏窖(簡稱貯藏窖)、傳統(tǒng)家用貯藏設(shè)施窯洞、土窖和房屋4種設(shè)施貯藏。
(1)貯藏窖:圓柱錐體形,半地下,高3.5 m,體積3.8 m3。
(2)窯洞:在房前屋后崖坎下挖“∩”形窯洞,窯洞高1.5 m、寬1 m、深4 m,體積6 m3,洞口安裝木門。
(3)土窖:在院內(nèi)挖長方體形土窖,土窖長1.2 m、寬1.2 m,深3 m,體積4.3 m3,窖頂用木頭搭建,上面覆蓋樹枝、秸稈和土,并預(yù)留窖口,用可移動木板覆蓋。
(4)房屋:人居住的土木結(jié)構(gòu)房屋,土墻體、木質(zhì)門窗,土質(zhì)屋面,屋長5 m、寬3 m、高3 m,體積45 m3。
貯藏時分別隨機抽取選留的薯塊1 500 kg裝入貯藏窖、窯洞和土窖內(nèi),屋內(nèi)貯藏時堆放在墻角。貯藏前期2019年10~12月馬鈴薯處在自然休眠狀態(tài),狀態(tài)穩(wěn)定,不發(fā)芽,不采集相關(guān)數(shù)據(jù)。貯藏后期2020年1~4月每個設(shè)施安裝電子溫、濕度記錄儀,將感應(yīng)器探頭深入貯藏薯塊中心位置記錄溫度(℃)和空氣相對濕度(%),每月中旬和月底分別取樣50 kg統(tǒng)計腐爛率(%)和病情指數(shù),發(fā)芽率(%)和發(fā)芽指數(shù),并隨時觀察薯塊的變化,記錄發(fā)芽始期。
腐爛率(%)=(腐爛薯塊個數(shù)/薯塊總數(shù))×100
病情指數(shù)=(N0×0+N1×1+N2×2+N3×3+N4×4)/(N×4)
其中:0、1、2、3、4代表病斑大小,0:無病斑;1:病斑直徑<1.5 cm;2:病斑直徑1.5~3.0 cm;3:病斑直徑3.1~4.5 cm;4:病斑直徑>4.5 cm。N0、N1、N2、N3、N4分別代表0、1、2、3、4級薯塊數(shù),N代表調(diào)查薯塊總數(shù)。
發(fā)芽率(%)=(發(fā)芽薯塊個數(shù)/薯塊總數(shù))×100發(fā)芽指數(shù)=(N0×0+N1×1+N2×2+N3×3+N4×4)/(N×4)
其中:0、1、2、3、4代表芽體長度,0:不發(fā)芽;1:芽長<3.0 cm;2:芽長3.0~6.0 cm;3:芽長6.1~9.0 cm;4:芽長>9.0 cm。N0、N1、N2、N3、N4分別代表0、1、2、3、4級芽眼數(shù),N代表調(diào)查芽眼總數(shù)。
所有數(shù)據(jù)求平均值,采用Excel 2007和DPS 6.01軟件進行分析。
貯藏窖為圓柱錐體形,半地下,其設(shè)計、建設(shè)和應(yīng)用如圖1。結(jié)構(gòu)、加工制造和應(yīng)用說明如下。
結(jié)構(gòu)說明:在圖1A中貯藏窖由倒漏斗形窖頂3、圓柱形窖體Ⅰ4、窖體Ⅱ5和窖體Ⅲ6組成。倒漏斗形窖頂3、圓柱形窖體Ⅰ4、窖體Ⅱ5和窖體Ⅲ6依次自上而下通過窖壁9的凸楔和凹槽結(jié)構(gòu)套接在一起構(gòu)成整體。窖頂3的頂端是圓柱形排氣筒1,排氣筒1基部設(shè)有氣流調(diào)控板2。窖體Ⅲ6的側(cè)壁設(shè)有取料口7。在圖1B中窖體Ⅰ4和窖體Ⅱ5的內(nèi)部設(shè)有橫截面為“十”字形隔板8,窖體Ⅲ6沒有隔板8。窖頂3的倒漏斗形設(shè)計是便于排氣,氣流調(diào)控板2是便于調(diào)控氣流和控制溫度和濕度。隔板8的“十”字形設(shè)計是增強窖體耐擠壓能力。窖體Ⅲ6沒有“十”字形隔板的設(shè)計是便于貯藏的馬鈴薯都能從窖體Ⅲ6底部取料口7取出。
圖1 貯藏窖整體結(jié)構(gòu)(A)、橫剖結(jié)構(gòu)(B)和縱剖結(jié)構(gòu)(C)示意圖Figure 1 Schematic diagrams of the whole structure(A),cross section structure(B)and vertical profile structure(C)of household potato storage cellar
加工制造說明:貯藏窖直徑1.5 m,整體高3.5 m,體積3.8 m3,其中圓柱形窖體高2 m,錐形窖頂3高0.5 m,排氣筒1高1 m,圓柱形窖體Ⅰ4高80 cm、窖體Ⅱ5高60 cm、窖體Ⅲ6高60 cm。不同構(gòu)件倒漏斗形窖頂3、圓柱形窖體Ⅰ4、窖體Ⅱ5和窖體Ⅲ6均由聚氯乙烯塑料(PVC)澆鑄而成。澆鑄前先按設(shè)計參數(shù)加工模具,模具加工好后,將加熱熔融的聚氯乙烯塑料(PVC)倒入模具成形。不同構(gòu)件倒漏斗形窖頂3、圓柱形窖體Ⅰ4、窖體Ⅱ5和窖體Ⅲ6的隔板8和窖壁9厚1 cm,通過窖壁9的凸楔和凹槽結(jié)構(gòu)套接在一起構(gòu)成整體。取料口7的門與窖體Ⅲ6側(cè)壁通過合頁連接,門可沿側(cè)壁自由旋轉(zhuǎn)。
應(yīng)用說明:貯藏窖使用前先在安放地挖圓柱形坑,將圓柱形窖體二分之一埋入地下,二分之一顯露在地上,顯露在地上部分沿窖壁9外表砌厚24 cm的磚墻包裹窖體。窖體建成后,打開窖頂3,將馬鈴薯裝入窖內(nèi),然后蓋上窖頂3,在窖頂3上覆蓋棉被等保暖材料。在取料口7斜上方挖臺階13伸入到取料口7,方便人員上下。取食貯藏窖內(nèi)馬鈴薯時,人從臺階13上下到取料口7旁,打開取料口7,取出馬鈴薯食用。在窖內(nèi)溫度過高或過低時可通過關(guān)閉取料口7和排氣筒1上的氣流調(diào)控板2大小來調(diào)控貯藏窖內(nèi)的氣流,從而達到調(diào)控窖內(nèi)溫度和濕度的目的(圖1C)。
2.2.1 不同設(shè)施的溫度和空氣相對濕度變化
在相同貯藏期(1~4月)條件下,不同貯藏設(shè)施中,貯藏窖的溫度最低。貯藏末期4月溫度為9.6℃,較貯藏設(shè)施窯洞、土窖和房屋分別降低了15.79%、11.11%和47.82%,空氣相對濕度90.6%,較貯藏設(shè)施窯洞和土窖分別降低了5.87%和10.07%,較貯藏設(shè)施房屋提高了55.48%。貯藏末期4月,不同貯藏設(shè)施的溫度由高到低的排序依次為房屋>窯洞>土窖>貯藏窖,空氣相對濕度由高到低的排序依次為土窖>窯洞>貯藏窖>房屋(圖2和圖3)。
2.2.2 不同設(shè)施貯藏馬鈴薯的腐爛率和病情指數(shù)變化
在相同貯藏期(1~4月)條件下,不同貯藏設(shè)施中,貯藏窖的腐爛率和病情指數(shù)均最低。貯藏末期4月腐爛率和病情指數(shù)分別為8.6%和0.21,腐爛率和病情指數(shù)較貯藏設(shè)施窯洞、土窖和房屋分別降低了39.01%、43.42%、58.25%和58.00%、59.62%和67.19%。貯藏末期4月,不同貯藏設(shè)施的腐爛率和病情指數(shù)由高到低的排序依次均為房屋>土窖>窯洞>貯藏窖(圖4和圖5)。
2.2.3 不同設(shè)施貯藏馬鈴薯的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)變化
在相同貯藏期(1~4月)條件下,不同貯藏設(shè)施中,貯藏窖的發(fā)芽始期最遲,發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均最低。發(fā)芽始期為2月25日,較貯藏設(shè)施窯洞、土窖和房屋分別推遲了20,17和36 d。貯藏末期4月份發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)分別為58.6%和0.34,發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)較貯藏設(shè)施窯洞、土窖和房屋分別降低了32.18%、36.65%、40.57%和40.35%、44.26%、54.67%。貯藏末期4月,不同貯藏設(shè)施的發(fā)芽率由高到低的排序依次為房屋>土窖>窯洞>貯藏窖(圖6和圖7)。
應(yīng)用本設(shè)計家用馬鈴薯貯藏窖后,相對傳統(tǒng)貯藏設(shè)施窯洞和土窖降低了設(shè)施內(nèi)溫度和濕度,相對貯藏設(shè)施房屋降低了設(shè)施內(nèi)溫度,提高了濕度。貯藏馬鈴薯后,延遲了發(fā)芽始期,降低了腐爛率和病情指數(shù)、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)。且結(jié)構(gòu)簡單,造價低、安全可靠、操作方便。
薯塊腐爛率和發(fā)芽率是馬鈴薯貯藏設(shè)施性能最重要的衡量指標(biāo)。馬鈴薯貯藏期最適溫度2~4℃,低于最適溫度后馬鈴薯就會受凍,高于最適溫度后,馬鈴薯就會解除休眠發(fā)芽生長,且發(fā)芽速度和生長量隨著溫度的提高而提高[8,9]。馬鈴薯貯藏期最適濕度80%~93%,貯藏期濕度過低,馬鈴薯就會失水萎蔫,濕度過高就會滋生病害[10]。應(yīng)用本設(shè)計家用馬鈴薯貯藏窖后,在貯藏期(1~4月)濕度在80.6%~86.6%,但觀察到未出現(xiàn)冷結(jié)水,可能是貯藏窖內(nèi)溫度整體高于2.0℃,且貯藏窖內(nèi)空氣自下而上不斷流動,濕潤的空氣處在動態(tài)的流動過程中,而非靜態(tài)的狀態(tài),不易冷凝結(jié)水或結(jié)冰。除貯藏溫度和濕度外,馬鈴薯在貯藏期間依然進行新陳代謝,吸入O2放出CO2和H2O。在貯藏期各個生理階段,保持良好的通風(fēng)有助于增加窖內(nèi)O2含量,降低CO2的濃度,保證O2含量不低于5%,否則會因缺O(jiān)2引起薯塊組織壞死,導(dǎo)致“黑心”現(xiàn)象發(fā)生[11]。
圖2 不同設(shè)施的溫度變化Figure2 Change of temperatures in different facilities
圖3 不同設(shè)施的空氣相對濕度變化Figure3 Change of air relative humidities in different facilities
圖4 不同設(shè)施貯藏馬鈴薯的腐爛率變化Figure4 Change of tuber rotting rates in different facilities
圖5 不同設(shè)施貯藏馬鈴薯的病情指數(shù)變化Figure 5 Change of tuber disease indexes in different facilities
圖6 不同設(shè)施貯藏馬鈴薯的發(fā)芽率變化Figure 6 Change of germination rates in different facilities
圖7 不同設(shè)施貯藏馬鈴薯的發(fā)芽指數(shù)變化Figure7 Change of germination indexes in different facilities
傳統(tǒng)貯藏設(shè)施窯洞和土窖貯藏馬鈴薯后,受外界氣溫影響較小,具有降溫和保溫雙重功能,在溫度上都能滿足馬鈴薯貯藏要求,但窯洞和土窖深入山坡或地下,通風(fēng)換氣困難,在貯藏過程中受土壤蒸發(fā)和馬鈴薯呼吸影響,設(shè)施內(nèi)濕度大,氧含量不足,促進了病害的發(fā)生。除此之外,窯洞和土窖貯藏馬鈴薯取用不便,使用多年后易塌陷,存在安全隱患。利用房屋設(shè)施貯藏馬鈴薯后,雖克服了窯洞和土窖設(shè)施的不足,提高了安全性能,但屋內(nèi)溫度易受室外氣溫和屋內(nèi)人為活動的影響,春季氣溫回升后,馬鈴薯發(fā)芽早,腐爛率高。家用馬鈴薯貯藏窖吸取了貯藏設(shè)施窯洞和土窖的有益作用,建設(shè)過程中采用半地下室設(shè)計,采用聚氯乙烯(PVC)窖體防潮,在貯藏過程中通過空氣對流來調(diào)控溫度、濕度和氧含量,且取用方便,經(jīng)久耐用,建議在馬鈴薯家用貯藏中示范推廣。