木薯
| 科学分类 | |
|---|---|
| 界 | 植物界 Plantae |
| 门 | 被子植物门 Magnoliophyta |
| 纲 | 双子叶植物纲 Magnoliopsida |
| 目 | 金虎尾目 Malpighiales |
| 科 | 大戟科 Euphorbiaceae |
| 属 | 木薯属 Manihot |
| 种 | 木薯 Manihot esculenta |
| 学名 | |
| Manihot esculenta Crantz | |
| 别名 | |
| 树薯、木番薯、树番薯、葛薯、南洋薯 | |
| 原产地 | |
| 南美洲(巴西—巴拉圭—玻利维亚交界地区) | |
| 主要分布 | |
| 非洲、亚洲、拉丁美洲热带地区 | |
木薯(学名:Manihot esculenta Crantz),又称树薯、木番薯,是大戟科木薯属多年生灌木,其膨大的块根富含淀粉,为全球超过8亿人口提供主食能量,是热带地区最重要的粮食作物之一,与马铃薯、甘薯并称世界三大薯类作物。木薯具有极高的耐旱性和耐瘠薄能力,能够在边际土地上生长,被誉为"热带地区的马铃薯"和"穷人的粮食"。木薯原产于南美洲热带地区,16世纪被葡萄牙殖民者带入非洲,随后传播至亚洲,现已在全球105个热带和亚热带国家广泛种植,年总产量超过3亿吨,其中非洲产量占全球的60%以上。
植物学史
木薯的驯化历史可追溯至距今约5000至8000年前。现代遗传学和考古学证据表明,木薯的驯化中心位于巴西西部—巴拉圭—玻利维亚交界地区的亚马逊盆地南部边缘地带。该地区至今仍分布着多个野生木薯近缘种,其中与栽培木薯亲缘关系最近的野生种是Manihot esculenta subsp. flabellifolia。古代印第安人在这一地区采集野生木薯块根做为食物,并在漫长的选育过程中,将具有大块根、低氢氰酸含量、良好口感等优良性状的个体保留下来,逐步驯化成为栽培种。考古发现显示,距今约4500年的秘鲁北部沿海地区已有木薯栽培的证据。
木薯在1490年代被葡萄牙殖民者首次记录。1500年,葡萄牙探险家卡布拉尔抵达巴西后,木薯被详细记载。葡萄牙人在16世纪中期将木薯引入非洲,先在圣多美岛试种,随后扩散至西非沿海地区。由于木薯耐旱、耐瘠薄、产量高,且块根可在土壤中储存数月不腐烂,非洲居民迅速接受并广泛种植。19世纪,木薯沿印度洋贸易路线传入印度、斯里兰卡和东南亚地区。荷兰殖民者在19世纪将木薯引入印度尼西亚,后传播至整个东南亚。在亚洲,木薯最初主要作为粮食,后逐渐转型为工业原料作物。
木薯传入中国的确切时间尚无定论,一般认为在19世纪20年代至50年代。中国最早关于木薯的记载出现在清代道光年间(1820—1850)的地方志中。木薯经东南亚传入中国南方,首先在广东、广西、海南等地种植。20世纪上半叶,木薯在中国南方省份逐步推广,尤其在日本侵华战争期间,粮食短缺促使华南地区大规模扩种木薯以充饥。新中国成立后,木薯种植面积在20世纪70至80年代达到历史最高峰(约75万公顷),主要分布在广东、广西、海南、福建、云南、贵州、江西等省份。近年来,随着农业结构调整,木薯种植面积有所减少,但其在生物能源和工业淀粉领域的重要性日益凸显。
形态特征
木薯为多年生亚灌木(热带地区)或一年生草本栽培作物(温带/亚热带),株高1至5米,全株含有白色乳汁(乳汁中含有生氰糖苷类化合物)。
根: 须根系,由插条基部萌发产生大量纤细须根。在须根中有若干条(通常5至10条)膨大形成储藏根(即块根),呈长圆柱形或纺锤形,长30至100厘米,直径5至15厘米,单根重0.5至5千克不等。块根外皮为褐色、红褐色或浅黄色,内皮层富含乳汁管,肉质部分为白色或淡黄色。块根中淀粉含量高达70%至80%(干基)。部分品种的块根含有较高氢氰酸,需经去毒处理后方可安全食用。
茎: 直立木质化,圆柱形,直径2至6厘米。幼茎绿色或淡紫色,老茎灰褐色。茎节明显,节间长短因品种而异。茎表面光滑或有纵向棱线。茎的髓部较大、质地松软。木薯的茎是生产上主要的繁殖材料,截成15至20厘米长的插条即可扦插繁殖。
叶: 掌状深裂叶,互生,叶柄长10至30厘米。叶片通常为5至9裂,裂片披针形至倒卵状披针形,长10至20厘米,宽2至5厘米,全缘,先端渐尖。叶色深绿至黄绿色,背面颜色较淡。叶脉羽状,中脉在叶片背面明显隆起。木薯叶片形态变异较大,是品种鉴别的参考特征之一。
花: 圆锥花序顶生或腋生,雌雄同株异花。雌花位于花序基部,开放较早;雄花位于花序中上部。花小,无花瓣,花萼钟状,5裂。雄花有雄蕊10枚,2轮排列。雌花子房3室,花柱3裂。花期一般在种植后3至5个月。天然授粉以风媒和虫媒为主,但蜜蜂等昆虫的传粉作用更为重要。
果实: 蒴果,椭圆形或近球形,直径1至1.5厘米,具6条明显的纵棱。成熟时果实三瓣开裂,弹出种子。种子褐色至灰褐色,具种阜,千粒重约60至80克。在生产上木薯主要通过扦插繁殖,种子繁殖主要用于育种。
近种区别
木薯属约有98个种,全部原产于新大陆热带地区。在众多近缘种中,Manihot glaziovii(赛加橡胶)因产生橡胶并与木薯形态相似而常被比较,但其茎干更为高大、叶片裂片更宽、乳汁含橡胶而聚合成胶粒。Manihot esculenta subsp. flabellifolia 被认为是栽培木薯的直接祖先,二者染色体数相同(2n=36),可天然杂交并产生可育后代。木薯属与同科的其他经济植物——如橡胶树(Hevea brasiliensis)——在花部结构和乳汁管系统上有一定相似性,但橡胶树的叶片为三出复叶,而木薯为单叶掌状深裂,差异显著。
主要种类
木薯品种按用途可分为两大类:
甜木薯(食用品种): 块根中氢氰酸含量低(干重<50 mg HCN/kg),可以在充分煮熟后直接作为粮食食用。主要食用方式包括蒸、煮、烤、炸以及加工为木薯粉、木薯饭等。品种如"南洋红"、"面包木薯"等。
苦木薯(工业品种): 块根中氢氰酸含量高(干重>100 mg HCN/kg),需经浸泡、发酵、干燥、加热等去毒处理后才能食用。苦木薯品种的块根产量和淀粉含量通常高于甜木薯,因此更适合作工业淀粉生产和乙醇发酵的原料。品种如"华南205"、"华南124"等。
生长环境
木薯属典型热带作物,喜高温、不耐霜冻。生长适温为25至30摄氏度,15摄氏度以下生长停止,10摄氏度以下即受寒害。木薯耐旱性极强,年降雨量500至5000毫米的地区均可栽培,但最适降雨量为1000至1500毫米。在长达4至6个月的旱季,木薯通过落叶进入休眠状态以减少水分蒸腾,雨季来临时重新萌芽生长。木薯对土壤要求不严,在pH值4.5至8.0的各类土壤中均可生长,但以疏松、排水良好的沙壤土为最佳。耐瘠薄是木薯最突出的特性之一,即使在高度风化、肥力低下的热带贫瘠土壤中也能获得一定产量,这一特性使木薯成为热带发展中国家的粮食安全保障作物。但持续种植也易导致土壤肥力下降和侵蚀加速。
分布范围
木薯在全球105个热带和亚热带国家广泛种植。非洲是世界最大的木薯产区,尼日利亚年产量约6000万吨,是全球最大的木薯生产国,刚果民主共和国、加纳、科特迪瓦、莫桑比克等国也是重要产区。非洲木薯主要用于粮食消费,是近3亿非洲人口的主要能量来源。亚洲是第二大产区,泰国和印度尼西亚是全球最大的木薯出口国和加工生产国,越南、柬埔寨、印度也保持较大种植面积。泰国的木薯主要用于加工为木薯淀粉和颗粒木薯出口至欧盟和中国。拉丁美洲是木薯的起源地,巴西是区域内最大的生产国,主要用于粮食和乙醇生产。中国木薯种植主要在华南省份,以广西种植面积最大,其次为广东、海南、云南、福建等省。中国已成为全球最大的木薯进口国,进口木薯主要来自泰国和越南,用于加工淀粉和酒精。
繁殖方法
木薯生产上普遍采用茎秆扦插繁殖,属于无性繁殖方式。
插条准备: 选取8至14月龄、充分木质化、无病虫害的成熟茎秆,截成15至25厘米长的插条,每段含3至5个节。插条应保留完整芽眼,上下切口分别平剪、斜剪以便识别方向。
扦插: 雨季开始时进行扦插。插条斜插或直插入土,露出上端1至2个节位。行距0.8至1.2米,株距0.6至1.0米,每公顷种植1万至2万株。土壤湿度充足时15至20天即可出苗。近年来在一些产区和植机械化作业水平持续提高。
管理: 出苗后30至45天进行间苗和中耕除草。木薯对氮、钾需求量大,一般施用复合肥和钾肥。生长期需注意防治木薯花叶病、根腐病、朱砂叶螨和粉蚧等病虫害。
收获: 木薯生长期一般为8至12个月。收获时用铲或机械将块根挖出,去除泥土和须根。块根无明显的生理休眠期,收获后2至3天内即开始变质(木薯特有的生理性变质反应),故应尽快加工或冷藏保存。
主要价值
食用价值: 木薯块根是世界约8亿人口的主粮之一,尤其是在非洲撒哈拉以南地区。块根中碳水化合物含量高达30%至40%(鲜重),主要以淀粉形式存在,干物重中含淀粉70%至85%和少量蛋白质(1%至3%)、脂肪(0.2%至0.5%)。木薯蛋白含量偏低且缺乏含硫氨基酸,长期单一食用可能导致营养失衡,因此通常需要搭配豆类、动物蛋白等食物共同食用。木薯全粉可替代小麦粉用于制作面包、饼干、面条等食品,为不产小麦的热带地区提供了重要的主食替代方案。
工业价值: 木薯是热带地区最重要的工业原料之一。木薯淀粉广泛应用于食品、纺织、造纸、医药、化工和建材等行业。木薯干片和颗粒可加工制造乙醇(生物燃料)、葡萄糖浆、变性淀粉、山梨醇、味精、柠檬酸、乳酸、可降解塑料等产品。巴西是全球最大的木薯乙醇生产国,木薯乙醇与甘蔗乙醇共同构成巴西生物燃料产业的重要支柱。泰国的木薯淀粉加工业世界闻名,产品远销全球100多个国家。
饲料价值: 木薯加工副产物如木薯渣、木薯叶粉等可用作动物饲料。木薯叶片富含蛋白质(约20%至24%干重),晒干粉碎后可制成蛋白饲料,补充畜禽日粮中的蛋白质需求。但木薯叶片和块根均可含氢氰酸,用作饲料时需经浸泡、晒干或蒸煮处理。
参考文献
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- 黄洁, 李开绵.《木薯品种资源与育种》. 中国农业出版社, 2015.
- FAO. Food Outlook – Biannual Report on Global Food Markets. FAO, 2023.
- Olsen, K. M., & Schaal, B. A. "Evidence on the origin of cassava: phylogeography of Manihot esculenta." Proceedings of the National Academy of Sciences, 96(10), 1999: 5586-5591.
- 陈秀秀, 郭章文.《中国木薯产业发展研究》. 华南理工大学出版社, 2020.