漫話農(nóng)作物（一）
——小麥、玉米、水稻、小黑麥、黑麥

王艷杰 常旭虹 王德梅 楊玉雙 趙廣才

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，北京 100081）

1 小麥

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春風(fēng)送暖起微瀾，

萬頃麥浪艷陽天。

回首田園無限意，

豐收沃野盡開顏。

1.1 小麥的起源與分布小麥?zhǔn)切←湆僦参锏慕y(tǒng)稱，代表種是普通小麥（學(xué)名：Triticum aestivumL.），屬于禾本科作物。小麥?zhǔn)鞘澜缱罟爬系募Z食作物之一，其栽培歷史可追溯到大約12000 年前，在兩河流域即底格里斯河與幼發(fā)拉底河的中下游地區(qū)，人類就開始種植小麥，只不過當(dāng)時(shí)種植的是一粒系小麥。后來從一粒系小麥進(jìn)化為二粒系小麥，又從二粒系小麥進(jìn)化為現(xiàn)在的普通小麥。小麥?zhǔn)切←湆僦参锏慕y(tǒng)稱。小麥屬中又分為若干不同的種。根據(jù)小麥染色體數(shù)的不同，小麥屬中可分為二倍體小麥、四倍體小麥、六倍體小麥和八倍體小麥。常見的普通小麥只是小麥屬中的一個(gè)種，而普通小麥為六倍體小麥。在世界小麥生產(chǎn)中，以普通小麥種植最為廣泛，占全世界小麥總面積的90%以上；硬粒小麥的播種面積為總面積的6%～7%。

圖1 不同類型的麥穗

小麥因其適應(yīng)性強(qiáng)而廣泛分布于世界各地，從內(nèi)陸到海濱，從盆地到高原，均有小麥種植。但因其喜冷涼和濕潤(rùn)氣候，主要在67°N 到45°S，尤其在北半球的歐亞大陸和北美洲最多，其種植面積占世界小麥總面積的90%左右。年降水量小于230mm的地區(qū)和過于濕潤(rùn)的赤道附近種植較少。在世界小麥總面積中，冬小麥占75%左右，其余為春小麥。春小麥主要集中在俄羅斯、美國(guó)和加拿大等國(guó)，占世界春小麥總面積的90%左右。小麥種植面積較大的國(guó)家主要有中國(guó)、美國(guó)、印度、俄羅斯、哈薩克斯坦、加拿大、澳大利亞、土耳其和巴基斯坦等國(guó)，單產(chǎn)較高的國(guó)家主要集中在西歐。

小麥在我國(guó)有悠久的栽培歷史，有考古資料證明，7000 多年以前中國(guó)已經(jīng)有小麥種植。中國(guó)小麥分布地域遼闊，南界海南島，北止漠河，西起新疆，東至海濱及臺(tái)灣島，遍及全國(guó)各地。從盆地到丘陵，從海拔10m 以下低平原至海拔4000m 以上的西藏高原，從53°N 的嚴(yán)寒地帶，到18°N 的熱帶區(qū)域，都有小麥種植。由于各地自然條件、種植制度、品種類型和生產(chǎn)水平的差異，形成了明顯的種植區(qū)域。我國(guó)幅員遼闊，既能種植冬小麥又能種植春小麥。由于各地自然條件的差異，小麥的播種期和成熟期不盡相同。生育期最短在80d 左右，最長(zhǎng)的達(dá)到350d以上。春（播）小麥多在3 月上旬至4 月中旬播種，也有5 月播種的，個(gè)別還有推遲到6 月上旬播種的。冬（秋播）小麥播種最早的在8 月中下旬，最晚可遲至12 月下旬。廣東、云南等地小麥成熟最早，有的在3 月初收獲，隨之由南向北陸續(xù)收獲到7 月、8 月，但主產(chǎn)麥區(qū)冬小麥多數(shù)在5-6 月成熟，而西藏高原林芝地區(qū)可延遲至9 月上旬，是中國(guó)小麥成熟最晚的地區(qū)，其秋播小麥從種到收有近一年時(shí)間。臺(tái)灣省小麥一般在10 月中下旬播種，翌年3 月收獲，所用品種為冬（秋）播春性小麥品種。因此，一年之中每個(gè)季節(jié)都有小麥在不同地區(qū)播種或收獲。中國(guó)栽培的小麥以冬小麥（秋、冬播）為主，目前種植面積和總產(chǎn)量均占全國(guó)常年小麥總面積和總產(chǎn)的90%以上，其余為春（播）小麥，冬小麥平均單產(chǎn)高于春小麥。2019 年，中國(guó)小麥播種面積3.6 億畝左右，產(chǎn)量1.34 億t 左右。中國(guó)小麥主產(chǎn)區(qū)主要種植冬小麥，種植面積依次為河南、山東、安徽、江蘇、河北、四川、湖北、陜西、新疆、山西和甘肅11 個(gè)省（區(qū)），約占全國(guó)冬小麥總面積的95%。栽培春小麥的主要有內(nèi)蒙古、新疆、甘肅、青海、黑龍江、寧夏、河北和西藏等?。▍^(qū)）。

圖2 小麥田間長(zhǎng)勢(shì)

1.2 小麥的特征特性小麥屬于禾本科小麥屬，董玉琛院士根據(jù)前人提出的小麥屬內(nèi)分系的方法，將形態(tài)分類與染色體組分類相結(jié)合，提出小麥屬可分為5 系22 個(gè)種。但在我國(guó)栽培的小麥只有6 個(gè)種，即普通小麥、硬粒小麥、圓錐小麥、密穗小麥、東方小麥和波蘭小麥。目前生產(chǎn)中應(yīng)用面積最大的是普通小麥。

普通小麥。又叫軟粒小麥，是我國(guó)分布最廣、經(jīng)濟(jì)價(jià)值最高的一個(gè)種。其根系發(fā)達(dá)，入土較深，分蘗力強(qiáng)，生產(chǎn)上應(yīng)用的品種株高多在70～100cm。穗狀花序，每小穗有3～9 朵花，一般結(jié)實(shí)2～5 粒，全穗結(jié)實(shí)可達(dá)20～50 粒，個(gè)別品種在適宜條件下每穗可結(jié)實(shí)100 粒以上，但是其單位面積的穗數(shù)明顯減少。生產(chǎn)中有秋（冬）播和春播之分，秋（冬）播的稱冬小麥，春播的稱春小麥。在生育特性上有冬性、半冬性和春性之分。

硬粒小麥。植株較高，莖稈上部充實(shí)有髓。穗大，芒長(zhǎng)（一般在10cm 以上）。籽粒多為長(zhǎng)橢圓形，角質(zhì)透明，千粒重較高，不易落粒?？箺l銹病、葉銹病和黑穗病能力較強(qiáng)。在我國(guó)生產(chǎn)上主要為春播型。品質(zhì)較好，適宜做通心粉和意大利面條。

圓錐小麥。一般植株高大，抽穗前植株呈藍(lán)綠色，莖稈上部充實(shí)有髓。穗大而厚，有分枝和不分枝兩種類型。籽粒較大，多呈圓形或卵圓形，頂端呈截?cái)酄?，粉質(zhì)。一般晚熟，春性強(qiáng)，抗寒能力弱，抗條銹病能力強(qiáng)。

密穗小麥。密穗小麥莖稈矮而粗壯，不易倒伏。穗呈棍棒或橄欖狀，側(cè)面寬于正面，小穗排列緊密，與穗軸呈直角著生。在形態(tài)上和生態(tài)上都具有多樣性。株高多在70～170cm，單株有效分蘗較多，多數(shù)表現(xiàn)為穗粒數(shù)較多，千粒重較低。有的材料較早熟和耐低溫，有的蛋白質(zhì)含量高，品質(zhì)較好。在我國(guó)甘肅河西走廊、新疆、青海、陜西、云南和西藏曾有種植，有冬性、弱冬性和春性之分。在我國(guó)河西走廊種植的品種抗干旱能力強(qiáng)。

東方小麥。在形態(tài)和生態(tài)上與硬粒小麥相似，但其小穗較長(zhǎng)而排列較稀。每小穗3～5 花，結(jié)實(shí)3～4 粒。護(hù)穎和內(nèi)外稃長(zhǎng)形。植株較高，一般株高100～130cm，穗軸堅(jiān)韌不易折斷。籽粒長(zhǎng)形，較大。面粉做通心粉品質(zhì)好，烘焙品質(zhì)也較好。一般為春性或弱冬性，抗寒性和抗旱性較弱。

圖3 小麥籽粒

波蘭小麥。莖稈高大，株高120～160cm，莖稈上部充實(shí)有髓。幼苗直立，分蘗較少，葉色綠或淺綠，葉片長(zhǎng)而披垂。大部分品種具細(xì)軟長(zhǎng)芒，但中國(guó)新疆的諾羌古麥為特有的無芒類型。穗較長(zhǎng)，小穗排列松散，穗軸堅(jiān)韌。小穗基部具明顯穎托。穎殼（稃）多為白色。籽粒長(zhǎng)形，較大，硬質(zhì)，蛋白質(zhì)含量較高，春性強(qiáng)。

目前世界上小麥品種大約有25000 種。

1.3 小麥的經(jīng)濟(jì)價(jià)值小麥?zhǔn)鞘澜缟系谝淮蠹Z食作物，是人們最主要的食物來源。小麥的穎果是人類最重要的主食。我國(guó)是世界第一小麥生產(chǎn)大國(guó)和消費(fèi)大國(guó)，小麥目前在我國(guó)是僅次于玉米和水稻的第三大糧食作物，是最重要的口糧作物之一。小麥生產(chǎn)對(duì)我國(guó)糧食安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有舉足輕重的作用。隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)的進(jìn)步，在國(guó)家一系列重大科技政策支持和惠農(nóng)政策的激勵(lì)下，我國(guó)小麥科學(xué)研究取得了重要進(jìn)展，技術(shù)水平有了很大提高，小麥生產(chǎn)取得了令人矚目的成績(jī)。

圖4 豐收的麥田

小麥對(duì)人類生活有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。小麥籽粒磨成面粉后可制作面包、饅頭、面條、方便面、餅干、糕點(diǎn)、油條、油餅、火燒、大餅、煎餅、水餃、包子、餛飩以及西方人喜食的披薩餅等各種各樣的食品；而硬粒小麥的面粉可以制作西方國(guó)家人民喜愛的硬粒小麥面條和通心粉等食品。浮小麥（未成熟的籽粒）還可以作為中醫(yī)藥的材料，小麥苗汁還是近年來流行的健康食品之一。小麥籽粒磨粉后的副產(chǎn)品麥麩可以作為家禽、家畜的精飼料。小麥還可以作為酒、醬油、食醋、麥芽糖、麥曲（酒曲的一種）等產(chǎn)品的原料。小麥籽粒中含有豐富的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、維生素和多種對(duì)人體有益的礦質(zhì)元素，易加工、耐儲(chǔ)運(yùn)，不僅是世界多數(shù)國(guó)家各種主食和副食的加工原料，還是各國(guó)的主要儲(chǔ)備糧食及世界糧食貿(mào)易的主要糧食品種。小麥的加工產(chǎn)品幾乎全作食用，僅有很少的一部分作為飼料。

2 玉米

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玉米豐收飽飯牛，

農(nóng)稼樂事更無愁。

喜逢春光無限美，

再迎秋色盡優(yōu)游。

2.1 玉米的起源與分布玉米（學(xué)名：Zea maysL.）是禾本科的一年生草本植物，又名苞谷、苞米、棒子、玉蜀黍、珍珠米等，原產(chǎn)于拉丁美洲的墨西哥和秘魯一帶。玉米同其他主要禾谷類作物一樣，也是一種馴化作物。人類栽培玉米的歷史大約有7000多年，從野生狀態(tài)改造成栽培類型經(jīng)過了四五千年。1492 年哥倫布到達(dá)美洲時(shí)，發(fā)現(xiàn)印第安人以玉米作為食物，隨后把玉米帶回歐洲，逐漸在世界范圍內(nèi)傳播和種植。玉米的生長(zhǎng)對(duì)于自然條件的要求不嚴(yán)格，能夠適應(yīng)大多數(shù)的環(huán)境，一定程度上喜熱。玉米是世界上分布最廣的作物之一，從58°N到40°S 的地區(qū)均有大量栽培，廣泛分布在熱帶和溫帶地區(qū)。世界玉米的種植面積僅次于小麥、水稻，居第3 位。種植面積最大、總產(chǎn)量最多的國(guó)家依次是美國(guó)、中國(guó)、巴西、阿根廷、烏克蘭、墨西哥和俄羅斯等。

玉米傳入中國(guó)已有500 多年歷史，是中國(guó)第一大糧食作物，2019 年種植面積為6.2 億畝，產(chǎn)量為2.6 億t，面積和產(chǎn)量均居三大糧食作物之首。我國(guó)玉米主要產(chǎn)區(qū)在東北、華北和西南地區(qū)。播種面積較大的省（區(qū)）依次是黑龍江、吉林、山東、河南、內(nèi)蒙古、河北、遼寧等地。我國(guó)還將玉米分為6 個(gè)種植區(qū)：即北方春播玉米區(qū)、黃淮海平原夏播玉米區(qū)、西南山地玉米區(qū)、南方丘陵玉米區(qū)、西北灌溉玉米區(qū)、青藏高原玉米區(qū)。北方春播玉米區(qū)以東北3省、內(nèi)蒙古、寧夏為主，總產(chǎn)量占全國(guó)的40%左右；黃淮海平原夏播玉米區(qū)以山東、河南全省，河北中南部，江蘇和安徽的北部，以及山西運(yùn)城、陜西關(guān)中地區(qū)為主，總產(chǎn)量占全國(guó)的34%左右；西南山地玉米區(qū)以四川、云南、貴州為主，總產(chǎn)量占全國(guó)的18%左右；南方丘陵玉米區(qū)以廣東、福建、臺(tái)灣、浙江、江西為主，總產(chǎn)量占全國(guó)的5%左右；西北灌溉玉米區(qū)以新疆、甘肅為主，總產(chǎn)量占全國(guó)的3%左右；青藏高原玉米區(qū)以青海、西藏為主，總產(chǎn)量不足全國(guó)的1%。

2.2 玉米的特征特性玉米是一年生雌雄同株異花授粉的植物，植株高大，一般可達(dá)1～4m，莖稈強(qiáng)壯，直立，通常不分枝，基部莖節(jié)具有多層氣生根，起到吸收養(yǎng)分水分和支撐作用。玉米籽粒由種皮、胚乳和胚3 部分組成。成熟籽粒胚乳的顏色一般是黃色或白色，種皮和糊粉層沒有顏色，呈透明狀。根據(jù)籽粒的顏色不同，主要分為黃玉米、白玉米，還有一些黑色、紅色及混合色等玉米。按植株高度分為高稈型（植株高于2.5m）、中稈型（株高2～2.5m）和矮稈型（株高2m 以下）3 種，根據(jù)玉米籽粒形態(tài)、硬度及不同用途，玉米分為普通玉米（硬粒型、中間型、馬齒型）和特用玉米（甜玉米、糯玉米、高賴氨酸玉米、爆裂玉米、高油玉米）2 種。

玉米起源于熱帶，適應(yīng)性非常強(qiáng)，屬喜溫作物，生長(zhǎng)階段的最適日均溫為20～26℃，低于20℃時(shí)玉米的產(chǎn)量會(huì)嚴(yán)重下降。玉米是短日照作物，最適日照為12～15h，一般需求為8～12h。晚熟品種一般比早熟品種對(duì)光照長(zhǎng)度更加敏感，南方培育的品種比北方培育的品種更為敏感。如果將偏南地區(qū)的品種種植在北方，伴隨日照加長(zhǎng)、氣溫降低，玉米的生育期也會(huì)延長(zhǎng)，玉米植株隨之充分生長(zhǎng)（并在秋季低溫前成熟），最終產(chǎn)量也會(huì)得到較大提升；反之，則會(huì)降低玉米產(chǎn)量。

圖5 玉米果穗（明博供圖）

2.3 玉米的經(jīng)濟(jì)價(jià)值玉米不但是人類的糧食，也是優(yōu)質(zhì)飼料。它的籽粒、莖稈、穗軸、苞葉和花絲等也是輕工、化工和醫(yī)藥工業(yè)的重要原料，加工增值的效益顯著。玉米籽粒具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，含有脂肪、蛋白質(zhì)、碳水化合物、維生素、纖維素、鈣、鐵、磷、尼克酸和核黃素等多種成分。普通玉米主要作為糧食和飼料。玉米可以磨成玉米面粉，做成窩頭、烤餅、玉米面包子、玉米面粥，又可以磨成玉米糝，做玉米糝粥食用。經(jīng)過深加工，還可以制成粉條、粉絲、膨化食品和各種糕點(diǎn)等，不僅香甜適口，而且提高了消化吸收率，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。經(jīng)過工業(yè)深加工可以制成玉米淀粉、異構(gòu)糖、食用油和酒精等多種工業(yè)原料。目前我國(guó)生產(chǎn)的普通玉米主要用作飼料，有力地促進(jìn)了我國(guó)畜牧業(yè)的發(fā)展。

玉米胚乳中淀粉的純度高達(dá)99.5%，顆粒緊密，是500 多種工業(yè)品的原料，如用于制造有機(jī)酸、醇、葡萄糖、青霉素、土霉素、賴氨酸、維生素C、味精和檸檬酸等。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，用玉米籽粒生產(chǎn)淀粉可使玉米的經(jīng)濟(jì)效益提高20%。

玉米淀粉可生產(chǎn)異構(gòu)糖，其甜度與蔗糖相似，糖分組成與蜂蜜接近，被譽(yù)為人造蜂蜜，營(yíng)養(yǎng)豐富，易被人體吸收，廣泛應(yīng)用于面包、糕點(diǎn)等食品中，對(duì)糖尿病、肝炎、肥胖癥等患者都很適用。

圖6 玉米田（馬興林供圖）

玉米胚芽的含油量高達(dá)47%。一般每100kg玉米可出胚芽9kg，每100kg 胚芽可榨油15～20kg。胚芽榨油后，還可得到胚芽粉或胚芽分離蛋白產(chǎn)品。玉米胚芽粉為奶油色，蛋白質(zhì)含量25%，可作食品的營(yíng)養(yǎng)增強(qiáng)劑或飼料。玉米油含有維生素E、酶和大量不飽和亞油酸，在心腦血管疾病的防治以及抗衰老等方面具有一定功效，被稱為“健康營(yíng)養(yǎng)油”。

玉米蛋白的主要存在形式有玉米醇溶蛋白、玉米谷蛋白2 種，它們都是水不溶性蛋白。玉米醇溶蛋白濕潤(rùn)性、黏結(jié)性、持水力和成膜性良好，可以作為藥片的包衣，隱藏藥片本身的氣味，也能夠使藥片的堅(jiān)硬程度增強(qiáng)一倍，還有防潮、防靜電、保鮮、抗氧化和一定的抑菌作用，在食品、藥品和生物降解行業(yè)具有良好的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

我國(guó)用玉米釀制酒的歷史悠久。玉米不但可以釀造白酒，還可釀造黃酒、啤酒和高純度的酒精。玉米淀粉適合于釀造淡爽型啤酒和高輔料的啤酒，由于脂肪和蛋白質(zhì)含量很低，可延長(zhǎng)啤酒的儲(chǔ)藏期，提高啤酒氣味的穩(wěn)定性。

普通玉米以外的類型即為特用玉米，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值或加工利用價(jià)值。尤以甜玉米和糯玉米較為常見。甜玉米又稱水果玉米，可分為普甜玉米、加強(qiáng)甜玉米和超甜玉米3 類。甜玉米蔗糖含量是普通玉米的2～10 倍，既可以煮熟后直接食用，又可以制成各種風(fēng)味的罐頭、加工食品和冷凍食品。甜玉米在發(fā)達(dá)國(guó)家銷量較大。糯玉米又稱黏玉米，具有較高的黏滯性及適口性，可以鮮食、制罐頭和做糕點(diǎn)等，由于食用消化率高，還可用于飼料。此外，還有賴氨酸含量在0.4%以上的高賴氨酸玉米（普通玉米0.2%），也稱優(yōu)質(zhì)蛋白玉米，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高，相當(dāng)于脫脂奶。高賴氨酸玉米用于養(yǎng)豬，豬的日增重較飼喂缺乏賴氨酸的飼料提高50%～110%。爆裂玉米可以制成爆米花，是人們喜愛的零食。高油玉米由于籽粒胚芽中脂肪含量較高，提取玉米油的生產(chǎn)效率較高，在玉米制油方面價(jià)值較大。

3 水稻

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十里稻花香滿天，

小橋流水美田園。

明朝又作江南客，

佳肴美酒伴米酣。

3.1 水稻的起源與分布水稻通常特指原產(chǎn)于亞洲的栽培稻（Oryza sativaL.），已被種植在除南極洲外的所有大陸，為世界一半以上人口提供主要食物，是目前世界上最重要的糧食作物之一。稻屬包含21 個(gè)野生種及2 個(gè)栽培種，栽培種分別為亞洲栽培稻（Oryza sativaL.）和非洲栽培稻（Oryza glaberrimaSteud.）。亞洲栽培稻也稱普通栽培稻，起源于野生稻，起源中心位于中國(guó)，現(xiàn)分布在世界各地，占水稻栽培面積的99%以上。非洲栽培稻又名光稃栽培稻，起源于非洲的短舌野生稻，起源中心位于非洲尼日爾河三角洲，現(xiàn)僅分布于西非，占水稻栽培面積不足1%，豐產(chǎn)性差，但耐貧瘠。

關(guān)于水稻的起源，一直是各國(guó)學(xué)者爭(zhēng)論的焦點(diǎn)，曾有起源于中國(guó)、印度等不同說法。1993 年中美聯(lián)合考古隊(duì)在道縣玉蟾巖發(fā)現(xiàn)了世界最早的古栽培水稻。水稻的栽培歷史可追溯到公元前16000年至公元前12000 年的中國(guó)湖南?？脊艑W(xué)家也相繼發(fā)現(xiàn)水稻遺存的遺址包括江西省的仙人洞遺址和吊桶環(huán)遺址以及浙江省的上山遺址，均距今約1萬年。2011 年中美科學(xué)家通過對(duì)水稻基因組進(jìn)行大規(guī)模的重測(cè)序（gene resequencing）發(fā)現(xiàn)，水稻起源于中國(guó)，可能最早出現(xiàn)在8200～13500 年前的中國(guó)長(zhǎng)江流域，從而推翻了馴化水稻可能有2 個(gè)起源——印度和中國(guó)的多源論觀點(diǎn)，更證實(shí)了水稻起源于中國(guó)的說法。因此，我們的祖先早在1 萬多年以前已經(jīng)開始馴化和栽培野生稻，而在距今7000 多年以前，水稻生產(chǎn)技術(shù)已達(dá)到相當(dāng)高的水平，史記中記載大禹時(shí)期曾廣泛種植水稻。水稻在中國(guó)廣為栽種后，逐漸向西傳播到印度，中世紀(jì)傳入歐洲南部。

圖7 水稻（韓龍植供圖）

目前，水稻在我國(guó)分布范圍很廣，從熱帶地區(qū)的海南省到嚴(yán)寒帶的黑龍江省都有水稻種植。主要產(chǎn)地有東北地區(qū)、長(zhǎng)江流域和珠江流域，全國(guó)水稻每年播種總面積在4.5 億畝，除青海省外，其他?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）都有水稻種植，其中以湖南的種植面積最大，以下依次為黑龍江、江西、安徽、湖北、江蘇、四川、廣東、廣西等。

除了栽培稻外，世界上還有21 種野生稻。野生稻屬于多年生水稻，國(guó)內(nèi)野生稻可分為普通野生稻、藥用野生稻和疣粒野生稻3 類。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全球已收集和保存的稻種資源約77 萬份，其中在我國(guó)作物種質(zhì)庫(kù)保存的稻種資源有8 萬余份，這些豐富的稻種資源將為世界水稻育種和糧食生產(chǎn)奠定堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

3.2 水稻的特征特性水稻是禾本科草本稻屬一年生單子葉植物。莖稈直立，株高0.5～1.5m。葉片細(xì)長(zhǎng)，花朵小不易發(fā)覺，開花時(shí)成拱形。稻葉在幼苗時(shí)，跟一些禾本科雜草非常相似，均為長(zhǎng)扁型，農(nóng)民根據(jù)稻葉特殊的葉耳與葉舌來區(qū)分。葉耳是稻葉葉環(huán)的兩端長(zhǎng)出耳狀之物，葉舌則是稻葉葉環(huán)內(nèi)長(zhǎng)出的薄膜。稻葉的葉脈是平行的，中央有很明顯的中脈，呈綠色，邊緣或尖端有時(shí)也會(huì)有紫色色素。水稻的根是須根系，呈胡須狀，細(xì)短而多。水稻為自花授粉作物，成熟后的種子多具細(xì)毛，稱為稻芒。

水稻喜高溫、多濕環(huán)境，開花最適溫度30℃左右，低于20℃或高于40℃，授粉受到嚴(yán)重影響。相對(duì)濕度以50%～90%為宜。生育期短的不足100d，長(zhǎng)的超過180d，其中幼穗分化至成熟一般60～70d，其余時(shí)間為營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期。所以，品種生育期長(zhǎng)短的差異主要在于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期的長(zhǎng)短。種子由外而內(nèi)分別有稻殼（穎）、糠層（果皮、種皮、糊粉層的總稱）、胚及胚乳等部分。種子伸出幼芽的時(shí)間僅需2～3d，幼芽抽出第1 片葉子，只需要3d，因此在氣候溫和的地區(qū)，一年可種三季稻。農(nóng)民選稻種時(shí)，多會(huì)將其泡在水中，輕而浮起的稻種會(huì)被淘汰，剩下來的就會(huì)培育成稻苗。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每形成1kg 稻谷需水500～800kg，可見，水稻是需水量較大的作物。水稻所結(jié)子實(shí)即稻谷，稻谷脫去穎殼后稱糙米，糙米碾去麩皮層即可得到大米。

水稻按稻谷類型可分為秈稻和粳稻，其中又可進(jìn)一步分為早稻、晚稻、中晚稻，糯稻和非糯稻。秈稻含20%左右的直鏈淀粉，屬于中黏性，種植于熱帶和亞熱帶地區(qū)，生長(zhǎng)期短，在無霜期長(zhǎng)的地方一年可多次成熟。去殼成為秈米后，外觀細(xì)長(zhǎng)、透明度低。有的品種表皮發(fā)紅，如中國(guó)江西出產(chǎn)的紅米，煮熟后米飯較干、松，通常用于蘿卜糕、米粉、炒飯。粳稻的直鏈淀粉含量一般少于15%。種植于溫帶和寒帶地區(qū)，生長(zhǎng)期長(zhǎng)，一般一年只能成熟一次。去殼成為粳米后，外觀圓短、透明（部分品種米粒有局部白粉質(zhì)）。煮食特性介于糯米與秈米之間，用途為一般食米。早、中、晚稻的根本區(qū)別在于對(duì)光照反應(yīng)的不同。早、中稻對(duì)光照反應(yīng)不敏感，在全年各個(gè)季節(jié)種植都能正常成熟，晚稻對(duì)短日照很敏感，嚴(yán)格要求在短日照條件下才能通過光照階段，抽穗結(jié)實(shí)。

3.3 水稻的經(jīng)濟(jì)價(jià)值水稻是世界三大糧食作物之一，目前是我國(guó)第二大糧食作物，是口糧中最主要的消費(fèi)品種。我國(guó)稻作面積約占世界稻作總面積的1/4，占全國(guó)糧食播種面積的1/3，而產(chǎn)量占世界稻谷總產(chǎn)量的37%，占全國(guó)糧食總產(chǎn)量的36%。水稻含有大量的淀粉，6.5%～9%的蛋白質(zhì)，品質(zhì)細(xì)膩，易消化且營(yíng)養(yǎng)豐富，是人們喜歡的細(xì)糧，在西方更認(rèn)為大米是一種美容食品。除可食用外，還可以作為釀酒、制糖的工業(yè)原料，稻殼、稻稈可以作為飼料，米糠可以榨油，也是優(yōu)良的精飼料，稻草可用于編織、造紙等。

圖8 豐富多樣的水稻資源（韓龍植供圖）

水稻不僅用途多，而且具有優(yōu)良的生產(chǎn)特性，它是著名的高產(chǎn)作物，每667m2產(chǎn)量通常都能達(dá)到400kg 及以上。而且，我國(guó)科學(xué)家袁隆平成功培育的雜交水稻，單產(chǎn)超過了1000kg/667m2，顯著提高了水稻產(chǎn)量，不僅滿足了人們的食用需求，而且提高了農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)效益。水稻也是改良鹽堿地的先鋒作物，經(jīng)濟(jì)價(jià)值也較高，是增加收入、改善人民生活的重要手段。2019 年，由袁隆平院士帶領(lǐng)的青島海水稻研發(fā)中心，成功培育了海水雜交稻品種，使其抗6‰海水濃度，產(chǎn)量在300kg/667m2以上。通過推廣種植海水稻，讓億畝荒灘變糧倉(cāng)，一直是袁隆平院士的一大期待。研發(fā)中心計(jì)劃在10 年之內(nèi)發(fā)展耐鹽堿水稻1 億畝，每年可以產(chǎn)300 億kg 糧食，養(yǎng)活8000 萬人口。

4 小黑麥

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小麥黑麥做雜交，

創(chuàng)造物種奇跡肖。

籽粒莖稈皆為寶，

糧飼兼用兩相邀。

4.1 小黑麥的起源與分布小黑麥?zhǔn)怯尚←湆伲═riticum）和黑麥屬（Secale）物種經(jīng)屬間有性雜交和雜種染色體數(shù)加倍而人工結(jié)合成的新物種。其英文名稱是由小麥屬名的字頭和黑麥屬名的字尾組合而成，1935 年起已成為國(guó)際上的通用名稱。中國(guó)對(duì)小黑麥的育種研究始于1951 年，當(dāng)時(shí)鮑文奎、嚴(yán)育瑞認(rèn)為人工合成的八倍體小黑麥如通過常規(guī)雜交育種來改進(jìn)其性狀品質(zhì)，缺乏足夠數(shù)量的雜交組合，而用易與黑麥雜交的小麥品種“中國(guó)春”作為橋梁與各種普通小麥品種雜交，再以雜種第1 代或第2 代作母本與黑麥雜交，不但克服了屬間雜交的障礙，而且可使獲得的每粒雜交種子經(jīng)染色體加倍后都成為潛在的小黑麥原始品系，從而極大地豐富了小黑麥的人工資源和可能配組的雜交組合。1964 年，從八倍體小黑麥雜交組合后代中已能選出結(jié)實(shí)率達(dá)80%左右、種子飽滿度達(dá)3 級(jí)水平的選系。1973 年選育的小黑麥2 號(hào)、3 號(hào)等試種成功，首次將育成的八倍體小黑麥應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，既表現(xiàn)出小麥的豐產(chǎn)性和優(yōu)良品質(zhì)，又保持了黑麥抗逆性強(qiáng)和賴氨酸含量高的特點(diǎn)，且能適應(yīng)不同的氣候和環(huán)境條件，是一種很有前途的糧食、飼料兼用作物。目前小黑麥在歐洲、美洲、亞洲都有種植，主要在波蘭、愛沙尼亞、獨(dú)聯(lián)體國(guó)家和加拿大種植。中國(guó)西南山區(qū)、西北地區(qū)、華北地區(qū)、東北地區(qū)、青藏高原和黃土高原也有種植。

圖9 小黑麥的麥穗

4.2 小黑麥的特征特性小黑麥外部形態(tài)介于雙親之間，而偏于小麥。須根系和分蘗節(jié)較小麥發(fā)達(dá)，增強(qiáng)了植株的耐旱耐瘠能力。一般植株高于小麥，糧飼兼用型或飼用型的小黑麥株高可達(dá)1.5m 以上。分蘗節(jié)成球狀體，貯藏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)多，分化健壯新器官的潛力也比小麥強(qiáng)；各節(jié)長(zhǎng)度和直徑一般大于小麥。葉片較小麥長(zhǎng)而厚，葉色較深。麥穗和穎果均比小麥大，籽粒紅色或白色。果皮和種皮較厚，因而休眠期長(zhǎng)于小麥，一般遇雨不易在穗上發(fā)芽，且對(duì)胚和胚乳有較強(qiáng)的保護(hù)作用。耐寒性較強(qiáng)，在海拔2400m 的西南高寒地區(qū)能安全越冬。耐瘠、耐旱、耐干熱風(fēng)和耐陰力強(qiáng)，在氣候條件多變、水肥條件較差的高寒地區(qū)，能顯示其穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，抗病性也較小麥強(qiáng)。

圖10 小黑麥開花

4.3 小黑麥的經(jīng)濟(jì)價(jià)值小黑麥最突出的優(yōu)點(diǎn)就是生物量較高，是極好的畜禽飼料作物。青貯青飼產(chǎn)量多達(dá)3t 以上，干草產(chǎn)量多在1t 以上。小黑麥籽粒和莖葉的蛋白質(zhì)及賴氨酸含量明顯高于小麥、玉米、高粱和燕麥，且較為均衡，營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)較好而莖葉中性及酸性洗滌纖維含量較低，營(yíng)養(yǎng)豐富，可作精飼料。一般用作青飼料的小黑麥應(yīng)選擇在開花前刈割，此時(shí)鮮草量高、草質(zhì)鮮嫩、適口性好。作為鮮飼料，還可以根據(jù)需要選擇適當(dāng)刈割多次，廣受畜牧業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者的歡迎。用小黑麥面粉加工制成的面包、饅頭、麥片和面條等，品質(zhì)均佳。此外，小黑麥的抗病蟲、抗寒、耐旱、耐鹽堿和耐瘠薄等能力強(qiáng)，適應(yīng)性廣，與小麥可雜交性好，有利于小麥優(yōu)異育種材料的培育。近年來，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所選育了一批糧飼兼用、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的小黑麥品種。

5 黑麥

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黑麥田園不勝情，

莖葉繁茂戲東風(fēng)。

何須更問農(nóng)稼事，

糧飼兼得一身輕。

5.1 黑麥的起源與分布黑麥（學(xué)名：Secale cerealeL.）是禾本科黑麥屬（Secale）一年或越年生草本植物。原產(chǎn)于亞洲中部及西南部，在歐洲大量種植。北歐和北非是黑麥的主要產(chǎn)區(qū)，如德國(guó)、波蘭、俄羅斯、土耳其和埃及等國(guó)都有相當(dāng)大的種植面積。在中國(guó)黑麥主要分布在云南、貴州、內(nèi)蒙古、甘肅、新疆以及華北和西北農(nóng)牧交錯(cuò)帶，這些地區(qū)干旱少雨或寒冷，小麥不能正常成熟，而黑麥耐寒能力很強(qiáng)，較耐旱，因而適宜種植黑麥。

圖11 黑麥植株

5.2 黑麥的特征特性黑麥為異花授粉類型，株高可達(dá)1.5m 以上，葉片寬大。黑麥屬除了包括普通黑麥（S.cereale），還包括山地黑麥（S.montanum）、非洲黑麥（S.africanum）、瓦維洛夫黑麥（S.vavilovii）和森林黑麥（S.sylvesire）5 個(gè)種。黑麥屬屬于禾本科小麥族小麥亞族，是小麥的三級(jí)基因源，蘊(yùn)藏著豐富的遺傳資源，具有許多普通小麥所不及的優(yōu)良性狀，如抗逆性強(qiáng)、抗白粉病、銹病、腥黑穗病和大麥黃矮病及蚜蟲等多種病蟲害，根系發(fā)達(dá)、分蘗能力強(qiáng)、穗大、小穗多、籽粒中賴氨酸和蛋白質(zhì)含量高等，是改良普通小麥產(chǎn)量、抗逆性和抗病性的重要基因資源，也是目前用于小麥遺傳改良最成功的物種之一。黑麥可在秋季播種，冬春季割草利用，苗期生長(zhǎng)非常旺盛，播種4～6 周后就可刈割或放牧利用，以后每隔20～30d 收割1 次。在南方整個(gè)冬閑期，可割草4～5 次。在生長(zhǎng)條件較好時(shí)，每667m2可以產(chǎn)鮮草1500kg 以上，產(chǎn)干草600kg以上。

5.3 黑麥的經(jīng)濟(jì)價(jià)值黑麥因比其他谷類食品含有更多的膳食纖維和更少、更優(yōu)質(zhì)的脂肪，而被認(rèn)為是一種健康的谷類食品。黑麥籽粒磨成的面粉可以加工成面包、面條、餃子和餅干等食品。用黑麥還可以釀造啤酒。

黑麥草質(zhì)柔嫩，適口性好，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，富含多種礦物質(zhì)和微量元素，且粗纖維含量較低、產(chǎn)草量高，可以作為青貯飼料或干飼料，是牛、羊、兔、豬、鵝和魚等喜食的牧草。家畜家禽喂食這種草，不但提高了日增重，還節(jié)約了精飼料，降低了養(yǎng)殖成本。