李春生

（孝感学院）

摘要：本文依据“危害分析与关键控制点”(HACCP)原理，结合运用灰色系统（GM）理论方法，针对粮食生产中存在的质量安全危害问题，开展影响粮食质量安全危害因素灰色关联分析，并对粮食生产质量安全进行灰色预测控制，构建新型粮食生产质量安全灰色·危害分析与关键控制点（GM·HACCP）体系。

关键词：粮食安全；HACCP；灰色系统；GM·HACCP

粮食问题一直是我国面临的一项长期的政治、经济任务。胡锦涛总书记强调指出：粮食问题是关系经济安全和国计民生的重大战略问题，任何时候都不能有丝毫的松懈。党中央、国务院高度重视粮食生产，采取了一系列政策措施提高粮食综合生产能力，确保粮食安全。1996年11月第二次世界粮食首脑会议通过的《罗马宣言》和《行动计划》提出的有关粮食安全内涵是，确保所有人在任何时候都能够在物质和经济上获得足够、安全和营养的粮食来满足其积极和健康生活的膳食需要及食物喜好，才实现了粮食安全。这些科学的粮食安全观，已把实现粮食生产优质、高产、低耗、节本、高效、生态、安全作为发展目标。可以看出，粮食安全

包括数量安全和质量安全两个层面的含义。目前，粮食生产过程仍然存在化学性、物理性、生物性和本底性四类危害，成为影响粮食生产的质量安全隐患。从田野到餐桌影响粮食生产质量安全因素很多，有的确知，有的不确知，构成一个灰色系统。HACCP是一种预防性质量控制体系，在农业生产环节中受灰色因素影响较大，应用不多。为此，提出并构建农产品，重点是粮食生产质量安全灰色·危害分析与关键控制点（GM·HACCP）体系，形成一种独特有效的全程分析、评价、预测、控制粮食生产各个关键环节质量安全危害、提高粮食生产质量安全水平的新型交叉管理思想、方法。

1 粮食生产质量安全GM·HACCP基本思想

1.1 HACCP基本原理

HACCP（Hazard Analysis Critical Control Point ）即危害分析及关键控制点，是用来控制食品安全危害的一种技术，是一种重要的管理体系。有较强的针对性。具有科学性,高效性,可操作性,易验证性。不是零风险，不能完全保证消灭所有的危害。由以下七个基本原理组成。

原理1：危害分析（HA）。

原理2：确定关键控制点（CCP）。

原理3：设定关键限值（CL）。

原理4：确定监控CCP措施。

原理5：确立纠偏措施。

原理6：确立有效的记录保持程序。

原理7：建立审核验证程序。

1.2粮食生产质量安全灰色系统特性

世间的一切事物都是以系统的形式存在和发展。灰色系统是指信息部分明确、部分不明确的系统。主要是从信息角度，研究灰色系统的特征，建立灰色数学模型，探索系统或事件的量化关系。灰的基本含义是信息不完全性（部分性）与非唯一性。但在不同场合，可将灰引伸为别的含义。灰色系统理论认为，将一切随机变量看作是在一定范围内变化的灰色量，将随机过程看作是在一定范围内变化与时间有关的灰色过程。由于粮食生产质量安全受到自然、社会、政治、经济、技术、市场等诸多因素影响，是一个灰色系统。

1.3粮食生产质量安全GM·HACCP体系

GM·HACCP是一个遵循HACCP基本原理，运用灰色系统理论分析、评估、预测、确认、决策、控制生产过程中可能发生危害的系统方法，是一种崭新的质量安全保证系统。是一种在生产过程各环节具有事前控制和超前控制的特点，克服传统事后控制和最终产品质量安全检查检验的弊端。GM·HACCP初步形成围绕产品质量安全中心，进行灰色危害分析GM·HA（Hazard Analysis），以及灰色关键控制点GM·CCP（Critical Control Point）体系。

2 粮食生产质量安全危害灰色关联分析

危害是一切可能造成农产品如粮食不安全消费，引起消费者疾病和伤害的化学的、生物的和物理的特征性污染。危害分析（HA）作为HACCP最重要的一个环节，是确定粮食生产各阶段可能发生的危害及危害的程度，并提出预防措施来控制相应危害。

灰色关联分析基本原理是基于行为因子序列的微观或宏观几何接近，以分析和确定因子间的影响程度或因子对主行为的贡献测度，用关联度（Ri）作为量化指标。令x0(k)和xi(k)分别为参考数据列和第i个比较因素数据列在k时刻的值，则k时刻的关联系数，用ri(k)表示。其计算公式为：

2.1构建粮食生产质量安全危害灰色关联分析指标体系

对一个抽象的系统或现象进行灰色关联分析,关键是选准反映系统行为特征的数据序列,即找系统行为的映射量。用映射量来表征系统行为。但在建立数学模型时,不可能将所有影响粮食生产质量安全危害因素全部容纳到模型中,如果指标太多,不能体现主体，建模分析难度大,模型杂而不实用。因此,采用德尔菲(Delphi)法，根据粮食生产质量安全造成的危害来源与性质，进一步明确影响粮食生产质量安全系统行为的有效因素。首先，对影响粮食生产质量安全指标进行筛选,以尽可能选择少而又最主要的指标，反映粮食生产质量安全危害的实际情况。从污染的途径和因素考虑，影响粮食生产质量安全的问题，大体上可以分为化学性污染、物理性污染、生物性污染和本底性污染四种类型。

2.1.1化学性污染危害。在粮食生产过程中不合理使用化学合成物质而对粮食质量安全产生的危害。如使用禁用农药，过量、过频使用农药等造成的有毒有害物质残留污染。这类污染可以通过标准化生产进行预防控制。

2.1.2物理性污染危害。由物理性因素对粮食质量安全产生的危害。在粮食收获过程中操作不规范，不慎混入有毒有害杂质，导致粮食受到污染。这类污染可以通过规范操作加以预防。

2.1.3生物性污染危害。自然界中各类生物性因子对粮食质量安全产生的危害，如致病性细菌、病毒以及毒素污染等。生物性危害具有较大的不确定性，灰色性，控制难度大，有些可以通过预防控制，而大多数则需要通过采取综合治理措施。

2.1.4本底性污染危害。粮食产地环境中的污染物对粮食质量安全产生的危害。主要包括产地环境中水、土、气的污染，如灌溉水、土壤、大气中的重金属超标等。这类污染治理难度最大，需要通过净化产地环境或调整种养品种等措施加以解决。

针对以上四大污染类型，不同国家、不同的发展阶段和消费水平，有不同的关注重点和热点。目前，我国农产品质量安全工作的重点是要解决化学性污染和相应的安全隐患。农业部实施的“无公害食品行动计划”，就是从农药残留等关键危害因子入手，主要解决农产品的安全问题，让消费者放心食用农产品。

2.2创建粮食生产质量安全危害灰色关联动态模型

在有效选择粮食生产质量安全危害因素灰色关联分析关键指标后，创建粮食生产质量安全危害因素灰色关联动态模型。具体步骤是，通过构建粮食生产质量安全危害灰色评估理想产品（参考产品或标准产品）和比较产品指标；对数据列无量纲化处理；测算关联系数、关联度并排列关联序；灰色综合评价。量化粮食生产质量安全危害影响因素的主次、优劣关系和程度，揭示影响粮食生产质量安全危害的主导因素和关键因素，明确控制粮食生产质量安全危害的有效途径和预防措施，把握控制粮食生产质量安全危害的主攻重点和方向。

2.3粮食产品品质灰色关联评估应用实例分析

所谓评估，是指定量与定性相结合方法对粮食产品品质进行评价，为优质粮食，特别是优质稻米生产开发提供科学依据。根据国家《优质稻谷》（GB/T 17891—1999）质量分级标准，对主持的省级重点项目—两系杂交粳稻新组合示范推广的鄂粳杂1号进行品质分析。经检测鄂粳杂1号稻米的出糙率84.7%、精整米率69.9%、直链淀粉（干基）23.11%、胶稠度40mm。依据灰色关联分析原理，构建鄂粳杂1号灰色综合评估模型。在灰色分级评价中，选择出糙率、精整米率、直链淀粉、胶稠度为必需评价因子。评价对象实测值x0(k)和分级标准值xi(k)构成灰色评估数据阵，计算出关联度R。

 

灰色综合评价表明，鄂粳杂1号与三级优质粳米标准关联度最大。因此，鄂粳杂1号应为三级优质稻米组合。

3 粮食生产质量安全危害灰色预测控制

在灰色预测控制理论的指导下，根据HACCP粮食生产质量安全关键控制点（CCP）原理，确定粮食生产流程与CCP图（图1），决定可被控制，使粮食生产危害可以被防止，排除或减少到可接受水平的点、步骤和过程。在此基础上，确定粮食生产质量安全关键控制点的关键限值；确定监控粮食生产质量安全CCP措施；确立粮食生产质量安全纠偏措施；确立粮食生产质量安全有效的记录保持程序；建立粮食生产质量安全审核验证程序。最后对执行的粮食生产质量安全HACCP计划定期进行灰色评估或总结，不断提高其适应性。

 

图1 粮食生产流程与CCP图

 

3.1粮食生产质量安全灰色系统预测

“预测立，不预测废”。预测是决策和控制的基石。HACCP 是被国际认可的保证食品免受生物性、化学性及物理性危害的预防体系。HACCP的最大特点是预防性的食品安全控制体系，重在预防危害发生。

通过提出粮食生产质量安全灰色系统建模原则，明确灰色系统数列预测、灾变预测等多种灰色建模方法，创建粮食生产质量安全灰色预测动态模型，预测粮食生产质量安全发展趋势；创建粮食生产质量安全灰色灾变预警动态模型，明确粮食生产质量安全灾变特点，把握粮食生产质量安全灾变规律，为粮食质量安全控制灾变提供科学依据。如粮食农药残留量的灰色预测和灾变预测。

灰色预测是基于GM（1,1）的预测。将原始数据列x(0)作累加生成，以获得光滑离散函数。基于光滑离散函数的收敛性与关联空间的极限概念，定义了灰导数。建立GM(1,1)灰微分方程： … ，式中a为发展系数，b为灰作用量。GM(1,N)表示对N个变量用1阶微分方程建立的灰色模型，是表征系统动态特征的状况模型，适合作各变量的动态关联分析和预测控制。

设有原始数据序列 … ，建立白化形式微分方程dx(1)/dt+ax(1)=u。按最小二乘法原理求解[a u]T，得出参数a与u后解微分方程，形成预测模型：

。

为原始数据列， 为一次累加生成数据列； 为原始数据列预测值， 为一次累加生成数据列预测值。从而，对田间到餐桌粮食生产质量安全进行全程动态灰色预测。

3.2粮食生产质量安全灰色系统决策

所谓决策，是指选定一个合适的对策，去对付某个事件的发生，以取得最佳效果。灰色决策指决策模型中包含灰元的决策或含有GM模型的决策。决策四要素为：事件（需要处理的事物）；对策（处理某一事件的措施）；效果（用某个对策对付某个事件的效果）；目标（用来评价效果的准则）。一般记事件为a，对策为b，则对策与事件的二元组合称为局势，记为S，有S=（a，b）。通过构建粮食生产质量安全灰色决策模型进行决策分析，揭示粮食生产质量安全可控性和稳定性的变化规律。

3.3粮食生产质量安全灰色系统控制

3.3.1粮食生产质量安全灰色系统控制特点。决策的执行称为控制。所谓灰色控制是指本征性灰色系统的控制，或系统中含灰参数的控制，或用GM(1,1)模型构成的预测控制。灰色控制基本方法是通过系统行为数据列，寻找系统行为发展变化规律，按照已掌握的规律，预测系统未来的行为，根据未来行为的预测值进行控制决策。具有超前控制、防患于未然、调控及时、适应能力强的特点。而传统控制是通过判断系统已经发生的行为是否符合要求进行的控制，是一种事后控制，不能防患于未然，不能作到实时控制，适应性不强。灰色控制步骤是，提出粮食生产质量安全灰色系统控制分析方法，创建粮食生产质量安全灰色控制动态模型，揭示粮食生产质量安全灰色控制规律，把握粮食生产质量安全突出问题及应对策略与措施，建立保护和提高粮食生产质量安全能力的长效机制。

3.3.2粮食生产质量安全灰色系统控制实证模型。我国稻米品质评价指标为加工品质、外观品质、蒸煮与食味品质、营养品质和卫生品质。试图运用粮食生产质量安全的灰色关键控制点（GM·CCP）原理，建立我国稻米质量安全灰色关键控制点数学模型。稻米品质是稻米生产灰色系统多种因素综合作用结果。稻米品质(x0) 指标是表征稻米质量安全主行为特征量，主要受品种、气候、土壤、栽培措施、环境污染等主要因素所控制。这些影响影响稻米品质的主要因素不宜量化，可用加工品质(x1)、外观品质(x2)、蒸煮与食味品质(x3)、营养品质(x4)、卫生品质(x5)等指标作为影射量化值。以稻米质量安全实测值和《优质稻谷》（GB/T 17891—1999）质量分级标准作为研究的原始数据列x(0)，根据灰色系统控制原理，建立稻米质量安全GM(1,N)控制模型：dx(1)/dt+ax(1)=u

按龙格-库塔(Runge-Kutte)法用计算机求数值解,有相应的预测控制值。从模型发展系数、灰作用量及龙格库塔法预测结果，调控稻米质量安全系统运行状况。

3.3.3粮食生产质量安全灰色系统控制有效途径。现阶段我国控制粮食生产质量安全指标总体目标是达到发达国家的中等水平；控制的重点是解决粮食生产中农药残留超标。根据建立的粮食生产质量安全灰色·危害分析与关键控制点（GM·HACCP）体系的思想，提出控制粮食生产质量安全危害的八个方面的有效途径：一是强化无公害粮食生产基地建设。首先对无公害粮食生产基地进行生态环境本底状况调查，在对大气、水质、土壤等主要环境因素进行多种污染项目检测的基础上，选择诸环境要素综合指标较好的地域作为无公害粮食生产基地。产地环境要符合无公害粮食生产的要求，达到“三洁”环境（气质、土质、水质）。二是净化产地环境,加大无公害粮食产地环境监测力度。严格控制工业“三废”和城市生活垃圾对农业生态环境的污染，重点解决农药、化肥等农业投入品对农业生态环境和粮食生产的污染，从源头上把好粮食生产质量安全关。三是严格农业投入品管理。按照《农药管理条例》等有关规定，建立健全农业投入品市场准入制度，定期向社会公布禁用、限用农业投入品品种和目录，严格执行农药禁用和限用目录，控制限用农药的使用。加快农业投入品结构调整与优化，淘汰高残毒农业投入品品种，推广高效低残毒品种，科学合理的使用农业投入品。加强对农业投入品市场的监督管理，严厉打击制售和使用假冒伪劣农业投入品行为。四是推行无公害粮食标准化生产。加大无公害粮食生产技术标准和规范的实施力度，指导农产品生产者、经营者严格按照标准组织生产，科学合理使用肥料、农药等农业投入品和灌溉用水，加强病虫害的检疫和防治工作，提高标准化水平。五是推广无公害粮食种植新技术。在品种选择上，推广优质、高产、高抗粮食品种；在病虫害防治上，提倡先进的IPM理念，全面禁止使用剧毒、高毒、高残留农药，合理推广高效、低毒、低残留农药,大力推广生物农药和生物防治技术，控制粮食中的农药残留不超标。在科学施肥上，采取有机肥为主、化肥为辅，氮、磷、钾平衡配方的施肥技术，有效地克服和控制粮食硝酸盐累积。在土壤重金属污染修复上，采取生物、生态、农业的综合治污技术，可以有效地克服和控制粮食重金属污染问题。六是发展粮食循环经济，促进清洁生产。树立科学的粮食安全观,坚持无公害食品、绿色食品和有机食品生产理念，大力推广稻鸭共育生态模式，打造精品名牌—鸭稻米、鸭间米、有机米、生态米和生态鸭。与单纯种稻模式相比，稻鸭共育生态模式具有除草、除虫、增肥、中耕浑水、刺激水稻生长等生物效应，能有效减少农药、化肥施用量，减少污染，节省生产成本，实现增产增收、省工节本、经济、社会、生态效益显著的目标。七是加强无公害粮食农药残留毒物检测。在粮食上市前，对粮食中重金属、化学农药、化学肥料等有毒物质残留状况进行全面检测，保证粮食产品的各项指标符合国内（或参照国际）的食品卫生标准或相应地区的有关标准，不符合粮食产品质量的不准进入市场。采取生产基地、批发市场、超市、农贸市场和消费单位相结合的方式，开展粮食农药残留等有毒有害物质残留检测，检测结果以适当的方式公布，确保消费者的知情权和监督权。八是加强无公害粮食制度建设。要建立监测制度，监测粮食产地环境、农业投入品和粮食质量安全状况，确保上市粮食质量安全符合国家有关标准和规范要求；要建立和推行粮食质量安全产地标识制度、追溯和承诺制度；要积极推行粮食生产GAP（良好农业规范）、HACCP（危害分析与关键控制点）体系认证。

 

参考文献

[1]邓聚龙.灰数学引论.华中理工大学出版社，1992

[2]邓聚龙.灰色控制系统.华中理工大学出版社，1988

[3]邓聚龙.灰色系统理论教程.华中理工大学出版社,1990

[4]李春生.农业保险灰色灾变超长期预测模型.走向社会的软科学研究，中国科技出版社，1995

[5]李春生.灰色系统理论在管理中的应用.中国管理科学,2001

[6]曾庆孝.许喜林.食品生产的危害分析与关键控制点（HACCP）原理与应用.华南理工大学出版社，2000

[7]任和生.现代控制理论及其应用.北京:电子工出版社,1992

[8]中共中央、国务院《关于进一步加强农村工作提高农业综合生产能力若干政策的意见》（中发[2005]1号）

[9]中共中央、国务院.《关于促进农民增加收入若干政策的意见》(中发[2004]1号)

[10]湖北省委、省政府.《关于加强农村工作保持良好发展的意见》(鄂发[2004]1号)

[11]湖北省委、省政府.《关于进一步加强农业和农村工作,促进农民收入较快增长的意见》(鄂发[2004]1号)

[12]湖北省政府.《关于抓好粮食生产的紧急通知》(鄂政发[2004]18号)

[13]湖北省政府.《关于切实做好保护和提高粮食综合生产能力工作的通知》(鄂政发[2003]47号)

[14]国家发改委.《优势农产品区域布局规划（2003-2007年）》（农计发[2003]1号）

[15]湖北省政府办公厅.《转发省计委、省农业厅、省林业局关于湖北省优势农产品和特色农产品区域布局规划（2003-2010年）的通知》（鄂政办发[2003]80号）

 

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作者简介 李春生，男，汉，1962年2月出生。硕士生，教授级高级农艺师。现在孝感学院从事教学、科研，主要致力于无公害农产品技术创新与灰色系统理论研究。系中国农学会青年科技奖获得者、全国农技推广先进工作者、全国优秀农业科技工作者；全国无公害农产品生产示范基地和省级农业标准化示范区首席专家。湖北省有突出贡献中青年专家、湖北省第十届人大代表、湖北省第十届青联委员、湖北省十大青年科技标兵。湖北省跨世纪“111人才工程”首批专家；湖北省新世纪高层次人才工程首批专家。孝感市十佳杰出青年、孝感市优秀中青年人才、孝感市优秀科技工作者、孝感市科普先进工作者。两次出席人民大会堂高层学术盛会，宣读论文，受到胡锦涛、温家宝等党和国家领导人的亲切接见，并合影留念。
原文下载： 《粮食生产质量安全GM•HACCP开发应用》