马铃薯
| 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 | 茄目 Solanales |
| 科 | 茄科 Solanaceae |
| 属 | 茄属 Solanum |
| 种 | 马铃薯 Solanum tuberosum |
| 学名 | |
| Solanum tuberosum L. | |
| 别名 | |
| 土豆、洋芋、地蛋、山药蛋、荷兰薯、薯仔 | |
| 原产地 | |
| 南美洲安第斯山脉(秘鲁—玻利维亚一带) | |
| 主要分布 | |
| 全世界温带、亚热带及热带高海拔地区 | |
马铃薯(学名:Solanum tuberosum L.),又称土豆、洋芋、地蛋、山药蛋、荷兰薯、薯仔,是茄科茄属一年生草本植物,其块茎可供食用,与小麦、稻米、玉米并称为全球四大主粮作物。马铃薯原产于南美洲安第斯山脉,栽培历史逾七千年,于16世纪传入欧洲后逐渐扩散至全球,目前已在158个国家和地区种植,年总产量超过3.6亿吨,是仅次于稻米和小麦的世界第三大粮食作物。
植物学史
马铃薯的栽培起源可追溯至距今约7000至10000年前的南美洲安第斯山脉中部,即今天的秘鲁南部和玻利维亚西部地区。安第斯山脉的原住民——印加文明及其先民,在海拔2000至4000米的高原地带驯化了野生马铃薯。考古发现显示,秘鲁南部的奇尔卡峡谷距今约8000年的遗址中已存在野生马铃薯块茎残留,而距今约3400至4000年的遗址中则发现了栽培种马铃薯的残留物。野生马铃薯种类繁多,至今在安第斯山脉仍分布有约200个野生种。印加人对马铃薯的选育已达到极高水准,培育出适应不同海拔、气候和土壤条件的数百个品种。
马铃薯首次被欧洲人记载是在1537年,西班牙征服者卡斯特利亚诺斯在哥伦比亚发现了马铃薯并记录在案。1553年,西班牙人塞萨·德莱昂在其著作《秘鲁编年史》中详细描述了这种植物。马铃薯在1560年代被带入西班牙,随后在欧洲缓慢传播,最初仅被当作珍奇植物在贵族花园中栽培。由于马铃薯属于茄科植物,其地上部分含有毒性物质茄碱,欧洲人对其食用安全性一度存疑。此外,马铃薯在《圣经》中并无记载,历史上在欧洲部分地区曾被视为不洁之物或"魔鬼的果实"。
马铃薯在欧洲的广泛推广得益于欧洲频繁的饥荒和战争。18世纪,普鲁士国王腓特烈大帝推行强制种植令,法国农学家帕尔芒热通过巧妙的宣传策略(如白天派兵看守马铃薯田、夜间撤兵诱使民众偷盗)成功推动了马铃薯在法国的普及。爱尔兰由于气候潮湿凉爽极其适宜马铃薯生长,至18世纪末马铃薯已成为爱尔兰人的主食作物。1845至1852年,爱尔兰爆发了毁灭性的马铃薯晚疫病,导致大规模饥荒,造成约100万人死亡、200万人移民海外。这场灾难催生了植物病理学的发展,并深刻影响了世界历史进程。
马铃薯于明朝末年(17世纪初期)传入中国。据记载,荷兰人可能将马铃薯带入中国东南沿海地区,随后向内地扩散。清代关于马铃薯的文字记载增多,乾隆年间编修的《植物名实图考》对马铃薯有较为详尽的描述。至20世纪,马铃薯在中国各地广泛种植,尤其在西北、西南和东北地区成为重要的粮食和蔬菜作物。中国现已成为全球最大的马铃薯生产国,年产量约占世界的四分之一。
形态特征
马铃薯为一年生草本植物,但在无霜冻的热带地区可多年生。株高30至100厘米,全株无毛或疏被柔毛。
根: 须根系,由块茎上的芽眼萌发而生的不定根构成。根系主要分布在土壤表层20至30厘米深度范围内,横向扩展直径约50至80厘米。
茎: 分为地上茎和地下茎两部分。地上茎直立或略斜升,绿色或紫色,具棱角。地下茎为匍匐茎,从主茎基部叶腋处分化形成,在土壤中横向延伸,尖端膨大形成块茎。块茎才是通常所说的"马铃薯",其形状有圆形、椭圆形、卵形、长椭圆形等,外皮颜色因品种而异,有黄色、白色、红色、紫色、蓝黑色等多种。块茎表面分布有芽眼,每个芽眼通常有3个以上芽,排列成螺旋状。块茎的皮色和肉色是品种鉴定的重要特征。
叶: 奇数羽状复叶,长10至25厘米,由1至2对侧生小叶和1枚顶生小叶组成。小叶卵形至长圆形,长3至8厘米,宽2至5厘米,先端渐尖,基部稍不对称。叶脉在背面明显凸起,侧脉每边约6至8条。复叶之间夹有小叶片或小裂片。
花: 顶生聚伞花序,花冠辐射状,花瓣5枚,白色、粉红色、淡紫色、蓝色或紫色,基部常有黄色或绿色斑纹。雄蕊5枚,黄色,聚生为圆锥状围绕花柱。雌蕊1枚,柱头头状。花期因品种和地区差异显著,一般在种植后50至80天开花。
果实: 浆果,球形或卵球形,直径1.5至3厘米,成熟时由绿色转为黄色至紫褐色。每果含种子100至300粒。果实和地上部分含有生物碱——茄碱(龙葵素),有毒,不可食用。
种子: 种子扁平卵形,淡褐色或棕黄色,千粒重约0.5至0.7克。种子繁殖在育种中用于培育新品种,生产上主要采用块茎无性繁殖。
近种区别
马铃薯与茄属其他具有块茎的近缘种在形态和染色体基数上存在明显差异。栽培马铃薯为四倍体(2n=4x=48),而野生近缘种有二倍体(如Solanum stenotomum)、三倍体及五倍体等。与常见茄科蔬菜相比,番茄(Solanum lycopersicum)为二倍体,果实为多汁浆果且无块茎;茄子(Solanum melongena)同样为二倍体,植株更为高大,果实为长条状或卵形的紫色浆果,无块茎形成能力。马铃薯具有独特的块茎形成机制——在短日照条件下,匍匐茎尖端的细胞分裂素和赤霉素含量发生变化,促使茎尖横向膨大形成储藏器官,这一特性是其他栽培茄属植物所不具备的。
主要种类
栽培马铃薯品种繁多,全球栽培品种超过4000个。按其用途主要可分为以下几类:
食用品种: 根据肉质分为粉质型和蜡质型。粉质型品种淀粉含量高,质地松散,适合烘烤、油炸和制作薯泥;蜡质型品种水分含量高,质地紧实,适合煮食和制作沙拉。
加工品种: 专用于薯条和薯片加工的品种,要求块茎形状规整、还原糖含量低(以控制油炸时颜色)、干物质含量高。代表性品种有'大西洋'(Atlantic)、'夏波蒂'(Shepody)等。
高淀粉品种: 淀粉含量在18%至22%以上,用于工业提取淀粉、制作酒精等。
彩色品种: 表皮和肉质中含有丰富的花青素,呈现紫色、红色、蓝色等,富含抗氧化物质,近年来作为功能性食品受到市场青睐。
生长环境
马铃薯属喜凉作物,生长适温为15至22摄氏度。块茎形成期最适地温为16至18摄氏度,超过25摄氏度块茎生长受抑制,超过30摄氏度块茎基本停止膨大。马铃薯不耐霜冻,0摄氏度以下地上茎叶即受冻害。对光照敏感,属于长日照作物,但多数栽培品种对日照长度不敏感或属中日性。块茎形成通常需要短日照条件。
马铃薯对水分需求较高但怕涝。生长期需水量约300至500毫米,土壤湿度保持在田间持水量的60%至80%为宜。过于干旱影响产量和品质,积水则易引发块茎腐烂和病害。土壤以疏松肥沃、排水良好的微酸性沙壤土最为适宜,pH值以5.0至6.5为佳。在pH值超过7.5的碱性土壤和盐碱地中,马铃薯生长不良,易发生疮痂病。
分布范围
马铃薯广泛分布于全球温带、亚热带及热带高海拔地区。亚洲是世界最大的马铃薯产区,中国、印度、孟加拉国三国产量占全球总产量的近二分之一。中国马铃薯种植面积约480万公顷(2022年数据),主要分布在西南山区(云南、贵州、四川)、西北地区(甘肃、宁夏、内蒙古)和东北地区(黑龙江、吉林)。欧洲是马铃薯的传统产区,俄罗斯、乌克兰、德国、波兰等国家仍保持较大种植面积。南美洲的秘鲁和玻利维亚是马铃薯的起源中心,至今仍保留着大量地方品种和野生资源。非洲的高地地区(如肯尼亚、埃塞俄比亚、乌干达、卢旺达等东非国家)近年来马铃薯种植发展迅速,已成为保障粮食安全的重要作物。
繁殖方法
马铃薯主要采用块茎无性繁殖,即利用健康块茎上的芽眼萌发生长形成新植株。具体步骤包括品种选择、种薯处理、播种、田间管理和收获等环节。
种薯选择: 选择健康、无病毒、具有品种典型特征的中小型整薯(单薯重30至50克)或切块作为种薯。大块茎可切块繁殖,要求每块至少带1至2个芽眼,切块重量不低于25克。切块后需用草木灰或多菌灵进行切面消毒。
催芽: 播种前15至20天进行催芽处理。将种薯置于15至20摄氏度、散射光条件下,促使芽眼萌发并形成健壮短芽。适当催芽可缩短出苗时间,提高齐苗率。
播种: 播种期取决于当地气候条件。一般当10厘米地温稳定通过6至8摄氏度时即可播种。播种深度8至12厘米,株距20至30厘米,行距60至75厘米,每公顷种植约5万至7万株。
田间管理: 包括中耕、培土、灌溉、施肥和病虫害防治。培土可防止块茎露出地面变绿(变绿部分产生茄碱不可食用),同时促进匍匐茎形成。马铃薯对钾肥需求量大,氮、磷、钾的适宜比例为2:1:4。
脱毒种薯体系: 由于马铃薯无性繁殖易积累病毒,现代马铃薯生产建立了完整的脱毒种薯繁育体系。通过茎尖组织培养获得脱毒试管苗,进行微型薯(原原种)生产,再经原种、一级种、二级种逐级扩繁,最终供大田生产使用。脱毒种薯可增产30%至50%。
主要价值
食用价值: 马铃薯块茎富含淀粉(约12%至20%)、蛋白质(约1.5%至2.5%)、膳食纤维、维生素C、维生素B族、钾、铁、镁等多种营养素。其维生素C含量在块茎类蔬菜中名列前茅,一个中等大小(约150克)的马铃薯可提供成年人每日维生素C需求量的一半左右。马铃薯蛋白属于完全蛋白,含有人体所需的所有必需氨基酸,尤以赖氨酸和色氨酸含量较高,这与谷类蛋白形成良好的互补作用。马铃薯脂肪含量极低(约0.1%),且不含胆固醇,是理想的健康食品。马铃薯经烹调制熟后,其中的淀粉更易消化吸收,适合作为主食食用。
工业价值: 马铃薯是重要的工业原料作物。块茎可加工为马铃薯淀粉、变性淀粉、全粉等,广泛用于食品工业(增稠剂、粘合剂、膨化剂)、纺织工业(上浆剂)、造纸工业、医药工业(药片赋形剂)和生物塑料制造等领域。马铃薯还可用于发酵生产酒精和生物燃料。全球马铃薯加工比例逐年攀升,加工产品包括冷冻薯条、薯片、薯泥粉、马铃薯全粉等。
饲料价值: 加工副产物如薯渣、薯皮等可用作动物饲料。新鲜马铃薯蒸煮后也可直接饲喂猪、牛等家畜,但注意不可饲喂发芽或变绿的马铃薯,以防茄碱中毒。
医药价值: 马铃薯在现代医学中具有辅助治疗作用。生马铃薯汁具有制酸止痛的功效,对于胃溃疡和十二指肠溃疡有一定的缓解作用。马铃薯中含有丰富的维生素C、花青素和类黄酮等抗氧化物质,具有抗氧化、抗炎、降低血压等保健功能。
参考文献
- 中国农业科学院蔬菜花卉研究所主编.《中国马铃薯栽培学》. 中国农业出版社, 2018.
- Spooner, D. M., et al. "Systematics, diversity, genetics, and evolution of wild and cultivated potatoes." The Botanical Review, 80(4), 2014: 283-383.
- Oerke, E. C., et al. "Crop production and crop protection: estimated losses in major food and cash crops." Elsevier, 1994.
- 门福义, 刘梦云.《马铃薯栽培生理》. 中国农业出版社, 2015.
- Zaheer, K., & Akhtar, M. H. "Potato production, usage, and nutrition—a review." Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 56(5), 2016: 711-721.
- 谷茂, 李世平.《中国马铃薯史》. 中国农业科学技术出版社, 2016.