基于全局敏感性分析的储粮管理策略评估：大麻籽与硬粒小麦温湿度最大允许变异研究

为解决储粮过程中温湿度变异导致的品质劣变问题，研究人员采用全局敏感性分析(GSA)方法，通过SimBiology和Simulink建立数学模型，模拟了4000余种储存场景。研究发现大麻籽对温度更敏感(≥23°C即存在风险)，硬粒小麦允许的含水率标准误差(0.5%)显著高于大麻籽(0.1%)，揭示了不同谷物储存风险的等级排序：大麻籽>油菜籽>硬粒小麦。该研究为制定精准储粮策略提供了重要理论依据。

　　

粮食储存过程中的品质控制一直是农业领域的重要课题。在现实储存条件下，谷物堆内部不可避免地存在温度和水分含量的空间变异，这种变异可能导致局部霉变和发芽率下降。特别是对于高附加值作物如大麻籽和硬粒小麦，不恰当的储存条件会造成巨大的经济损失。然而，不同谷物对温湿度变异的耐受性差异、安全储存边界条件以及初始发芽率的影响程度等问题，长期以来缺乏系统性的量化研究。中国农业科学院的研究团队在《Journal of Stored Products Research》发表的研究，通过创新的数学建模和大规模仿真，为这些关键问题提供了科学答案。

研究团队主要运用了三种关键技术方法：1)基于SimBiology和Simulink平台构建谷物发芽率预测数学模型；2)采用全局敏感性分析(GSA)方法计算Sobol指数，量化温湿度等因素对发芽率的影响；3)通过蒙特卡洛模拟进行4000余次仿真实验，样本量达200组/次，涵盖5-40°C温度范围和不同水分梯度。研究使用的初始发芽率数据来自实际采收的大麻籽(88-100%)和硬粒小麦(92-98%)样本。

在"主要因素影响发芽率降低"部分，研究通过Sobol一阶指数分析发现：大麻籽在储存初期仅当温度≤25°C且水分≤10%时，初始发芽率(92-98%)才成为主要影响因素；而硬粒小麦在整个储存期间初始发芽率影响均较小。温度对大麻籽发芽率的影响阈值显著低于硬粒小麦，≥23°C即成为主要风险因素，而硬粒小麦的临界值为≥28°C。研究还发现，扩大初始发芽率变异范围(88-100%)对大麻籽储存风险评估影响有限。

关于"温湿度最大允许变异"的研究结果显示：在相同储存条件下，硬粒小麦的安全储存时间(SST)是大麻籽的1.2-2.6倍。当温度在18±3°C和33±3°C时，油菜籽的SST分别是大麻籽的3.8倍和1.5倍。特别值得注意的是，在23±3°C和28±3°C条件下，大麻籽的霉变概率分别是硬粒小麦的1.8-8.8倍。研究量化了不同谷物允许的最大水分变异：大麻籽为0.1个百分点标准误差，硬粒小麦为0.5个百分点。

在"储存因素间交互作用"方面，研究发现总方差随储存时间呈不同增长趋势：硬粒小麦呈指数增长，表明因素间交互作用增强；而大麻籽呈线性增长，说明其主要受单一主导因素影响。这种差异反映了不同谷物在长期储存中的稳定性差异，硬粒小麦表现出更强的抗干扰能力。

研究结论部分提出了五项重要指导原则：1)高品质谷物初始发芽率对安全储存时间影响有限；2)不同谷物温度敏感性存在显著差异，大麻籽≥23°C即存在风险；3)谷物储存风险等级为大麻籽>油菜籽>硬粒小麦；4)水分变异允许范围因谷物种类而异；5)温湿度交互作用随储存时间延长而增强。这些发现不仅为制定精准储粮策略提供了理论依据，也为开发智能储粮控制系统设定了关键参数。特别是关于大麻籽储存的严格温控要求(≤23±3°C)和水分控制精度(0.1%标准误差)的量化标准，对保障这种高附加值作物的储存品质具有重要实践意义。