適應干旱地域環境的糧食儲存
——一種西澳大利亞地下儲糧方式探析

王祖遠，郭嬋姣

（1. 河南工業大學 建筑學院，河南 鄭州 450001；2. 河南工大設計研究院，河南 鄭州 450001）

從世界范圍看，自新石器時期（Neolithic Period）就有大量關于地下儲糧窖穴的考古發現。人類祖先也曾廣泛利用寒冷天氣進行水果、蔬菜的貯藏[1]。歷史時期中的地下儲糧（Underground Grain Storage）便宜且簡單，通過營造一個排除空氣的密閉隔絕環境來實現糧食經久貯而不壞之目的。地下儲糧方式在中國同樣具有悠久的歷史，自古有“深藏勝倉庾”[2]的文獻記述，顯示出其對于糧食長期存放的有效性。也有“粟藏九年，米藏五年”[3]之說，透露出因貯存糧食種類的不同，而導致糧食存儲年限之間的差異。

澳大利亞糧食作物主要是小麥、大麥、燕麥、稻谷等，集中分布于東南沿岸及西澳兩個地區[4]。近期西澳大利亞州政府（Government of Western Australia）在其官網上介紹了一種適應西澳洲干旱地域環境的地下儲糧方法。幾位澳洲西部的農民將谷物埋藏儲存于地下，他們發現這是一種廉價并且可靠的方法，可以在飼料短缺時保存過?；驕N的糧食谷物，其他人也能在糧食過剩時考慮采用類似的儲糧方式保存谷物。這項工作也受到了澳大利亞“第一產業與區域發展部門”（Department of Primary Industries and Regional Development）的支持。該部門是西澳州政府中關于初級產業和區域發展部的農業和食品部門，目標是致力于發展和保護本州的農業和食品。經貯存實踐后表明糧食的劣化程度較小，最長可儲存達 11年?！暗谝划a業與區域發展部門”監督了 3次地下儲糧實驗，共涉及存儲5 t、50 t和120 t谷物。Salmon Gums研究站[5]（Salmon Gums Research Station）將其設計成一個真實農場規模的大型實驗（圖1）。經過一段時期的封閉貯存之后，儲藏坑（storage the pit）被打開，幾乎所有的谷物粗糧都處于保存良好的狀態。若遵循一些基本的建造準則，采用該地下儲糧方法可能對西澳谷物產區的長期儲存具有價值[6]。

圖1 西澳洲糧食種植與收獲概況Fig.1 Grain planting and harvesting in Western Australia

澳洲農場主通常情況下的自備糧庫倉容在500～1 000 t，大型糧庫不超過3 000 t[7]，但在西澳洲采用了一種具有地域特征的糧食儲藏方式。當地農民將該類地下儲糧稱為“Pit Storage”，在劍橋英語中將Pit翻譯為：一個大孔在地面，或稍微低于區域中的任何表面（a large hole in the ground, or a slightly low area in any surface）[8]，顯示出澳洲人在描述該種地下儲糧方式時，仍認為其是類似于坑的形態類型，不同于中國歷史時期中采用的“窖”、“竇”、“窌”等詞匯。本文中將英文表述中涉及Pit的表達，統一翻譯為“坑”。除此之外，英文中還有如Underground Silo（地下筒倉）、Underground Cellar（地下窖穴）、Underground Warehouse（地下庫房）、Surface Storages（地表層儲存）、Buried Containers（埋地容器儲存）等不同方式，以表明儲藏行為在功能與形式上的區別。

1 西澳大利亞的地域環境

澳大利亞糧食主產區為新南威爾士、維多利亞、南澳、西澳和昆士蘭等 5個州[9]，該新月狀條形地帶被稱為澳洲的“小麥、綿羊帶”[10]。西澳大利亞州（Western Australia，簡稱WA）是澳大利亞最大的州（圖2），土地總面積為2 527 013平方公里（975 685平方英里），約站澳洲總面積32.9%。截至 2021年統計數據，該州居民約 267萬，占該國總人口10.4%，其中絕大多數（92%）居住在西南區域；79%的人口居住在珀斯（Perth）地區[11]。該州中部約三分之二的地區氣候干旱且人煙稀少，唯一重要的經濟活動是采礦。年降雨量平均小于300 mm（8～10 inch），大部分發生在與夏季氣旋事件相關的零星暴雨中[12]。自 20世紀初西澳洲改變了原有的包糧運輸方式而采用散糧運輸，極大降低了流通成本[13]。該州干旱的氣候環境，為當地農民進行地下儲糧提供了天然有利的自然條件。

圖2 西澳大利亞在澳洲中所處地理位置圖Fig.2 Map of the geographic location of WA in Australia

2 西澳洲儲藏坑的建造

2.1 儲藏坑的選址

將糧食進行地下貯存時，首先，選址最好位于區域中的景觀高地，保持基地“高而干燥（high and dry）”，地質穩定并遠離地下水的侵擾。其次，需將谷物內的水分進行排除，以控制含水率。建造儲藏坑時要保證地表水或地下水不易流入坑內，還應便于雨水向外排出，而不被儲藏坑吸收。選擇高地與適宜的土壤，可以保證貯存糧食的干燥狀態，粘土（Clay）或礫巖（Conglomerate）是最適合建造儲藏坑的土壤，其直立性能較好，可使坑邊保持垂直并不易倒塌，也易在坑上形成積水坑。再次，需要保證一年中的任何時候都能夠方便車輛通行，因此一個干凈且排水良好的場地是十分必要的。可將儲藏坑建造在糧食生產區或牲畜投喂區附近，這樣更便于糧食收獲與食用。最后，如果要建造多個儲藏坑，則應保持適當的坑間距，這樣可有效避免儲藏坑中排出的水流入周邊坑中，而導致內部貯存谷物的損壞。

2.2 儲藏坑的建造方式與構造處理

對于儲藏坑的形態控制上，多種形狀的開挖坑均適用糧食儲藏，但究竟采用何種形式建造，主要取決于農民已擁有的可供處理糧食進出作業的設備情況。如果在地面上采用螺旋鉆（Auger）來清除谷物，則儲藏坑末端則應盡可能的保持垂直，坑內余糧可采用螺旋鉆將其推至地面。在圖3中展示了一種具有典型性且帶有陡峭邊緣儲藏坑的尺寸，其中約可容納貯存100 t燕麥。糧食進坑作業中的大部分操作可通過在坑陡峭一側的末端傾倒谷物進行填充，最后用螺旋鉆裝滿。如果卡車、前端裝載機或其他設備在裝填或清除谷物期間在坑內工作，則一端的坡度不得超過三分之一（圖4）。與之前儲藏坑的設計一樣，最好是采用螺旋鉆進行滿倉作業。由于存在土壤塌方的風險，因此從垂直側面進行谷物翻倒作業通常是不安全的。儲藏坑體積可根據需要貯存的谷物數量進行挖掘，坑內最終裝糧高度應略高于地表，這樣形成的隆起有利于雨水排出。

圖3 可貯存約100 t谷物的儲存坑斷面尺寸Fig.3 The section size of the storage pit that can store about 100 tons of grain

圖4 允許儲存坑車輛通行的斷面尺寸要求Fig.4 Requirements for the cross-section size of vehicles allowed to pass through the storage pit

每噸谷物的體積大約是小麥 1.3 m3，大麥1.6 m3和燕麥 1.9 m3。儲藏坑深度以基地現場情況與挖掘機允許作業的最大范圍內為標準。一般儲藏坑寬度大約是推土機鏟刀寬度的 1.5倍，而儲藏坑存糧所需容積則由坑長來實現。挖掘時土壤從每一端推出并移開，以便在填充過程中進入。當前端裝載機（Front-end Loader）要清除谷物時，可以沿地板放置管道（Pipe）或鋼制滑軌（Steel Skid Rails）作為鏟斗底座。在建造材料選擇上，因在澳洲會受到白蟻攻擊，故木材不適合在此環境下使用。

針對儲藏坑內襯（Lining）的處理上，經過一位西澳洲農民在325 mm降雨區的儲糧實踐，取得了良好的實驗結果。該儲藏坑內沒有采用任何形式的襯砌做法，在緊貼儲藏坑側面僅有幾厘米的谷物變質。這樣的糧食損耗與建造儲藏坑內襯壁造價相比較，對坑壁不做任何處理應是經濟且高效的。因此，需要在糧食損耗與建造儲藏坑底襯中做出經濟權衡。同時他還建議不要在儲藏坑底鋪設內襯，任何進入谷粒的水應該讓其慢慢流干。在該部門挖掘的實驗坑中嘗試了采用內襯0.1 mm黑色聚乙烯（Black Polythene）的構造做法。如果坑內有襯里，則所有水平接縫必須與較低接縫外的較高接縫重疊，以使水從板材外側流下，而不進入谷物。若以合適重量的土壤覆蓋其上，則在排空雨水這一過程中，坑邊土壤幾乎不會對內所貯藏的谷物產生污染。

在對儲藏坑回填土壤的處理上，確保坑和內部儲存物盡可能干燥是非常重要的。貯存谷物的含水率最好控制在13%以下。如果在糧食收獲之前開挖儲藏坑，通常在高處，土壤受潮的可能性很小。如果降雨已將土壤淋濕，或儲藏坑內存有前一個冬天的積水，則必須將水抽干并使土壤充分干燥之后，方可進行糧食貯存。在對澳大利亞東部儲藏坑的實驗中，通過在坑中燃燒木材，使儲藏坑內土壤變得干燥，這樣的做法與中國歷史時期窖藏糧食的做法極其類似。隋唐時期沿大運河布局了多座轉運倉，當時官方的地下倉窖多采用火烤窖穴壁，使窖壁土壤變得干燥并形成陶化表面，窖內襯采用“席子夾糠”的方式[14]，來達成糧食與土壤之間的隔絕疏離。

對儲藏坑頂部覆蓋物的處理上，其做法為在壟溝的谷物與坑兩側鋪設大約2 m寬的聚乙烯薄膜（Polythene），并且薄膜應在邊緣上重疊至少20 cm，應采用完整薄膜覆蓋而不能使用拼接膜。中等等級0.1 mm厚度的聚乙烯膜比0.05 mm厚度的板材更能抵抗上部塊狀覆蓋層的破損。而對于片材（Sheeting）通常不會重復使用，由于其成本低廉并且在揭開作業過程中會發生難以避免的損壞。

經上述處理的儲藏坑，可達成抑制蟲害的糧食儲藏環境。聚乙烯覆蓋層隔絕了滲入土壤中大部分水分的侵擾，并對沖擊土壤的降水形成有效抵御。在選擇干燥場地后，注意形成疏水覆蓋物（a Water-shedding Cover）是地下儲糧的最重要方面，其目的是為達成在光滑覆蓋物（a Smooth Covering Mound）上形成雨水的快速徑流（Quick Run-off），同時要有足夠的土壤深度來排除空氣并保護谷物免受溫度變化的影響。土壤覆蓋層厚度通常約30 mm，并傾斜至遠離坑邊的水平地面處。糧食在儲藏坑中經上部聚乙烯和土壤覆蓋后可能需要貯存10年或更長時間。對儲藏坑邊緣的標記，可采用釘子釘住坑角部，以方便再次打開坑時的查找定位。一種經改進后以聚乙烯連接至焊接鋼網的密閉蓋子，可加快儲藏坑的打開速度。同時，還需保證其長度足以跨越儲藏坑上部，并以與覆蓋時相反的順序進行移除。一旦覆蓋層被刮板（Blade）或裝載機（Loader）減少至約20 cm厚時，網狀部分和剩余的土壤就可以整體被拖走，而幾乎不會對坑內谷物造成土壤污染（圖5）。

圖5 地下儲糧常用處理方式簡圖[15]Fig.5 Schematic diagram of common processing methods for underground grain storage[15]

與之相對照，在澳大利亞東北部的昆士蘭州（Queensland）采用了一種位于地面之上的土墻地堡（Bunker Store）來貯存糧食（圖6）。具體做法為將谷物放置在經淺開挖、平整且排水良好的地表之上，糧食上部用塑料布覆蓋。一個地堡可貯存25 000至50 000 t谷物，每年有數百萬噸糧食儲存在這種類型的地堡中。上述儲糧方式是自20世紀 70年代從澳大利亞引入中國、在河南等地大量使用“土堤倉”的改進型。土堤倉則是以土堆為堤，內存散糧，上覆蓬布的儲糧形式，其作業形式均采用機械裝卸輸送設備[17]。表層糧溫易受氣候條件的影響，在如前所述的儲糧坑上覆30 cm土層，使得表層糧溫受外界影響較少。

圖6 澳大利亞昆士蘭州使用的土墻地窖貯糧的橫截面[16]Fig.6 Cross section of typical pad storage used in Queensland, Australia[16]

盡管這種糧食存放方式仍存在一定的安全風險，但若周邊環境排水良好，并定期檢查上部塑料蓋是否損壞，通常糧食損失率小于0.1%。澳大利亞目前防治糧食害蟲的主要手段是谷物防護劑與熏蒸藥劑[18]。這種地堡在保持密閉的前提下，適合用磷化氫熏蒸且建設資本成本低，但運營維護成本較高，因為填充、覆蓋及清空它們需要耗費一定的人力。

2.3 儲藏坑的維護與安全運營

在儲藏坑建造好的第一個冬天，土壤覆蓋層在沉降后，需對其重新平整，消除糧食空洞并將積水排出，同時還需檢查周邊地區是否有積水洼地的情況，定期檢查是否有大鼠（Rats）和小鼠（Mice）的活動。在糧食轉運過程中，儲藏坑一旦被打開，應迅速清空，以避免受到雨水損壞和昆蟲的侵擾。在中國歷史時期儲糧中，也有對儲糧窖穴一旦打開，便需“每出一屋一窖盡”[19]的文獻記述。整倉流轉有利于糧食儲存管理，便于對糧食儲存情況進行統計，也減少了窖藏反復開倉所導致的空氣進入。如果谷物要保存超過1個月左右，應將其轉移至密閉筒倉內，通過熏蒸的方式控制谷物蟲害。在短期內當儲藏坑被打開時，也須準備好足夠的糧食臨時存儲方式。敞開的儲藏坑會對人和牲畜構成安全隱患（圖7），因此，在儲藏坑附近活動時應格外小心。當在地面上操作螺旋鉆清空坑內谷物時，應避免操作者落入坑中受到傷害。

圖7 西澳洲地下儲糧坑開挖[20]Fig.7 Excavation of underground grain storage pits in Western Australia[20]

在儲藏坑的造價中，其建設成本包括挖掘土方工程、覆蓋土壤和去除覆蓋層等因素，并受農場設備情況、農民時間投入等方面的影響。在糧食儲藏過程中，若能有效保證儲藏坑的選址，對其上部進行有效覆蓋以防止內部進水，通常用于飼料的谷物質量就不會惡化。經實地儲糧實驗，一個被埋藏6年的樣品仍然具有100%的發芽率，但一般不會對經過這樣貯存的谷物進行播種，因為幼苗成活率可能會降低。

3 結語

全球化與地域性是當今世界發展中必須面對的一對矛盾，如何針對地域性差異，展開具有當地特色的糧食儲存，值得進一步深入研究探討。西澳大利亞農民的儲糧坑，從選址、倉的結構、儲糧原理、糧食管理等方面來看，與我國隋唐時期黎陽倉、回洛倉、含嘉倉等倉窖并無本質差別，最大的不同體現在進出糧方式上決定了倉的形態差異。因時代發展，古代中國糧食貯藏多依靠人工作業，將地下糧窖做成上寬下窄的圓形窖穴較為有利；而現代化的西澳大利亞多以機械化方式作業，將儲藏坑做成長條槽狀，從技術角度上較易實現。這也是當地農民在尊崇該地區地理、氣候、降水等資源要素的前提下，用一種相對低廉的辦法實現了對谷物的有效儲藏，是極具特色且因地制宜的儲糧特色實踐。