種質資源庫的設計原則

設計總原則: 安全性、可靠性、前瞻性和布局合理實用,符合環保要求,在保證安全性的前提下考慮先進性(Ellis et al., 1990; 陳叔平1995)。由于種質資源庫的設計專業性非常強,因此,在工程設計過程中,必須始終貫徹上述設計思想與原則。

1、 安全性

植物種質資源是在不同生態條件下經過自然界長期演變形成的,蘊藏著各種潛在的可利用基因, 是國家的寶貴財富。因此, 在種質資源庫設計和建設中,都應將安全性放在首位,需從防地質災害、防水、防火和防意外事故等方面來考慮。防地質災害, 重點放在防震上, 其他如塌陷和滑坡等也應考慮。在防震上, 根據中華人民共和國國家標準GB50223-9《5建筑抗震設防分類標準》, 種質資源庫列為乙類建筑, 即地震作用應按本地區抗震設防烈度計算。抗震措施, 當設防烈度為6~8度時應提高1度設計。除在建筑設計上有防震設防外, 聚胺酯保溫冷庫和種子架設計也應考慮防震措施,這是因為種子包裝容器越來越多地采用鋁箔袋,若出現倒塌現象易造成袋的破裂而混雜了種子。防水應重點考慮防 洪水。如美國國家種質庫的貯藏冷庫是設在建筑物的2層, 高出地面3 m左右, 這是由于當地上游地區有一水庫。若考慮防暴雨排水, 則一般冷庫的地板應高出地面1 m左右。其他方面, 如建庫地址周圍不能有燃料倉庫及危險化學藥品庫。種質資源庫建筑周圍必須留有足夠的空地,以便在發生意外時能夠使消防隊迅速到達。消防報警、監控及庫內外 的報警裝置應重點考慮,尤其應考慮當人在冷庫內出不來時應有報警裝置。

2、 可靠性

種質資源保存是一項關系子孫后代且沒有時間界限的工程,其核心是盡可能延長種子的壽命, 而維持低溫庫溫度的恒定是最為關鍵的。在種子貯藏過程中,若因制冷設備常出現故障而停機維修,則可能導致庫溫回升,這種大范圍的溫度波動更易加速種子的老 化。為此, 低溫庫的制冷除濕技術設計,應選擇在實踐中證明是可靠穩定的技術,絕不能設計或采用帶有試驗性質的新技術,因種質資源庫不是試驗場所,它保存的是國家寶貴 資源, 是無價之寶。在控制系統方面,除有自動控制系統外,還應有手動的控制系統,以備在自動控制系統出現故障時,可啟用手動控制系統。制冷設備也應盡可能設計備 用機組, 以確保運行過程的可靠性。電力供應也需設計雙路供電系統,在電力供應有問題的地區, 應備有柴油發電機。

3、 前瞻性

因建設種質資源庫投資費用大, 在設計時應盡量考慮未來10~20年的發展。包括入庫貯存種質數量、人員的增加及資訊方面的發展。在平面布局上, 也應適當留有發展余地。

4、 布局合理

在總體布局方面,對于綜合性種質資源庫,液氮超低溫庫和種子低溫庫可考慮放在1層,組織培養庫可考慮放在2 層。另外應確保工藝流程合理, 即種子在入庫前處理過程中的流動應合理,而不要推來推去。在一般情況下,種子處理操作流程為:(1)在接納操作室進行種子接納與登記、核查種子重量與外觀質量并統計出供發芽檢測的種子; (2)將統計出的發芽檢測用種子(一般200~400粒)送往發芽檢測室,供保存用的種子暫時存放在臨時庫;(3)在發芽檢測室進行發芽率試驗;(4)將發芽率檢測合格的種子從臨時庫送到干燥間進行干燥脫水; (5)在包裝間進行含水量測定與種子包裝; (6)將包裝好的種子放入冷庫永久保存。因此,各操作間與儲藏冷庫的布局可依照上述流程來安排。

5、 符合環保要求

首先, 考慮低溫種質資源庫制冷機組可能造成的噪聲問題,若低溫庫建在居民文教區,設計 標 準 應 按 國 家《 工 業 企 業 廠 界 標 準(GB12348-90)》執行, 即晝間為55 dBA, 夜間為45 dBA。具體可根據所處地區, 按國家標準要求考慮噪聲問題。第二, 在制冷機組選擇時, 也應考慮制冷劑的環保問題, 而不要采用使用R502和R12制冷劑的制冷機組, 因為R502和R12是即將被禁止使用的制冷劑。此外, 對于淘汰和廢棄的種子,要防止可能造成的病蟲害傳播。對于建設離體庫和DNA庫, 更要在設計時考慮環保和安全性的問題,如對某些有害的微生物和基因工程材料需重點考慮安全性問題。對保存前處理及研究過程中的化學試劑,則需考慮建設專門 的試劑收集處理設施,同時實驗室需安裝防酸堿腐蝕的排污管道。因此, 種質資源庫在建設前需對環保問題作全面系統的論證和評估。

6、 先進性

樓宇自控和制冷機組的自控方面可考慮先進性設計,但在制冷除濕技術上,首先考慮是安全性和可靠性,在此基礎上再考慮先進性,因國內外有不少種質資源庫為追求所謂先進技術而無法實現正常的運行,如有的種質資源庫想通過對庫房進行液氮噴淋氣化制冷而實現低溫保存種子, 但后來實踐證明是不可行的。種子前處理設備及有關實驗設備應以先進性為主。