木薯(Manihot esculenta Crantz),为大戟科木薯属的一种直立灌木,又名木番薯、树薯。木薯高1.5-3米;块根圆柱状。叶纸质,轮廓近圆形;裂片倒披针形至狭椭圆形;托叶三角状披针形。圆锥花序顶生或腋生,花萼带紫红色且有白粉霜。蒴果椭圆状;种皮硬壳质,具斑纹。花期9-11月。
植物学史
起源
关于木薯的地理起源,在19世纪末,阿方斯·比拉姆·德康多尔(Alphonse Pyramus deCandolle)和尼古拉·伊万诺维奇·瓦维洛夫(Nikolai Ivanovich Vavilov)通过大量研究证实,木薯的栽培起源于巴西北部的亚马逊河区域,自此之后学术界普遍接受“木薯的起源地是南美巴西”这一观点。但考古人员曾在墨西哥东南部地区发现了距今约2500年的木薯淀粉沉淀物,并且在哥伦比亚和委内瑞拉等国家发现了距今约4000年的木薯绘画,这些考古证据表明木薯可能存在另外的起源中心。随着考古的深入,人们开始认为木薯品种起源于墨西哥和中美洲太平洋海岸以及南美洲的西北部。1977年,施帕特(Spath)认为木薯起源的4个中心分别为危地马拉和墨西哥、南美洲热带雨林海岸线、玻利维亚、阿根廷北部和巴西东部。
物种演化
艾伦(Allem)认为木薯的野生种生长在巴西中部的戈伊亚斯州,主要是因为这是木薯驯化的中心地带之一,后通过分子生物学的数据与形态学的数据都表明Manihot esculenta ssp.flabelli folia是木薯的野生祖先。有一种假设认为木薯是直接从野生种中驯化而来的,因为这种作物是无性繁殖的,其保留着与野生种同样的生态学性状;但一些学者对用分子标记的方法提出了质疑,认为这些研究受到地理与时间的限制,让人难以理解其追踪驯化过程;后来,通过对委内瑞拉黑人区的高大木薯与秘鲁北部木薯块根的淀粉粒相区别,以及其他考古证据均证实了木薯是直接从野生种中驯化而来的假设。
木薯的驯化一直存在一些争论,有学者表明木薯的驯化与农业生产有关,也有学者的研究表明,木薯的驯化过程也与火有关。总之通过各种证据得出木薯的驯化并非单一途径,学界存在多种驯化途径的假说。木薯的驯化是在巴西的朗多尼亚和马托格罗索、秘鲁部分地区、玻利维亚、厄瓜多尔等地区里进行的。
传播历史
世界传播历史
由于木薯是热带作物,不像马铃薯(Solanum tuberosum)那样能在欧洲传播、大田栽培、食用,因此木薯的传播方向为热带非洲,热带大洋洲,亚洲的热带、亚热带地区及美洲本土。1550年,木薯由葡萄牙商人首次传入非洲;16世纪中叶到1600年,木薯被广泛种植于贝宁湾、圣多美、普林西比、刚果海岸线的三角洲地带,主要用作奴隶的食物,而木薯粉则成为非洲与巴西之间船只往来运送的货物;17世纪,西班牙商人将木薯从墨西哥直接引入菲律宾,同时木薯的大田种植缓慢地推进到安哥拉、扎伊尔(今刚果)和几内亚湾沿海地区。
1700年前后,木薯成为尼日利亚地区重要的栽培作物和食物来源;18世纪中叶,人们又把木薯引到马达加斯加和非洲东海岸地区;18世纪从菲律宾引入印度尼西亚;1851年,木薯由印度尼西亚的雅加达地区引入马来西亚槟城,并在马来西亚的马六甲州开始商业性种植;19世纪,木薯由非洲东南部传入亚洲。在太平洋,木薯由法国人经留尼旺传入新苏格兰,再传入新赫布里斯(今瓦努阿图)。
19世纪后,木薯由非洲沿海传入非洲内陆;19世纪60年代,木薯已成为加蓬河口湾地区的主要粮食作物,并向内陆发展;19世纪70年代,木薯在加蓬东南部的弗良斯维尔地区成为主粮。木薯在西非的传播则相对较慢,直到19世纪末20世纪初才逐渐传播。在非洲中部,主要栽培木薯的苦味品种;在沿海地区,则栽种甜味品种。从18世纪至19世纪中后期,木薯相继被传入留尼汪岛和毛里求斯。20世纪初,木薯被传播到澳大利亚。
中国传播历史
1851-1864年,木薯已在中国粤东一带广为栽培,并开始进入农贸市场;1900年出版的梁延东的专辑《种木薯法》中对木薯的形态特征、水土保持、种植方法、收获和品种、留头缩根、加工等方面都做了简要的描述,说明当时人们对木薯已有比较深刻的了解。
形态特征
木薯为直立灌木,高1.5-3米;块根圆柱状。
叶
叶纸质,轮廓近圆形,长10-20厘米,掌状深裂几达基部,裂片3-7片,倒披针形至狭椭圆形,长8-18厘米,宽1.5-4厘米,顶端渐尖,全缘,侧脉(5-)7-15条;叶柄长8-22厘米,稍盾状着生,具不明显细棱;托叶三角状披针形,长5-7毫米,全缘或具1-2条刚毛状细裂。
花
圆锥花序顶生或腋生,长5-8厘米,苞片条状披针形;花萼带紫红色且有白粉霜;雄花:花萼长约7毫米,裂片长卵形,近等大,长3-4毫米,宽2.5毫米,内面被毛;雄蕊长6-7毫米,花药顶部被白色短毛;雌花:花萼长约10毫米,裂片长圆状披针形,长约8毫米,宽约3毫米;子房卵形,具6条纵梭,柱头外弯,摺扇状。
果实与种子
蒴果椭圆状,长1.5-1.8厘米,直径1-1.5厘米,表面粗糙,具6条狭而波状纵翅;种子长约1厘米,多少具三棱,种皮硬壳质,具斑纹,光滑。
分布范围
木薯原产于巴西,现全世界热带地区广泛栽培,其集中分布在巴西、哥伦比亚以及加勒比海地区,广泛种植在美洲、非洲和亚洲等100多个国家及地区;在中国主要种植福建、台湾、广东、海南、广西、贵州及云南等省区。
生长环境
世界上主要的木薯种植区在热带和亚热带地区,水平分布在南北纬30°之间,垂直分布在海拔2300米以下的地区。根据联合国粮农组织(FAO)的统计,木薯对环境的适应性广,只要年平均温度在18℃以上,无霜期在8个月以上的热带地区和部分亚热带地区都具备栽种的条件。
生长习性
木薯属热带作物,喜高温,不耐霜雪;其发芽出苗的最低温度为14-15℃,18-20℃时可正常生长,最适合的温度为25-29℃,在14℃时木薯生长缓慢,10℃以下停止生长并产生寒害;连续有4-5天气温低于4℃,就会受到冻害。
木薯为短日照作物,喜阳、不耐荫蔽,对光照长度和温度的反应都很敏感;阳光不足,荫蔽过大,茎叶产生徒长,叶序稀疏,节间伸长过大,茎秆细弱,大部分营养用于茎秆生长,积累于块根的营养过少,则块根膨大较慢,薯就细小,且容易引起叶片大量脱落,造成低产劣质。木薯对降水量有广泛的适应性,能在降水量为600-6000毫米的地区生长,但忌渍水或水淹。
此外,木薯对土壤的适应性很强,只要是不渍水,不过分瘦瘠或石砾过多的土壤均可栽培,但以排水良好、在土层深厚、土质疏松、有机质和钾元素含量丰富的沙壤土为最适宜。在土层过浅,肥力差,板结易受旱的土壤中种植,木薯虽然也能生长,但品质较差,产量较低;土壤黏重板结或石砾地、粗沙地等,都不利于块根的伸长,导致块根发育不良,产量、品质俱差。
生育期
木薯是多年生植物,但在生产上多为1年生栽培,多数品种能在1年内完成从生根出芽、茎叶生长至开花结果的生长发育过程,按其生长发育时期,可分为发芽期、幼苗期、块根形成期、块根膨大期和块根成熟期5个时期。
繁殖方式
自然繁殖
木薯的花属于虫媒花,雄花、雌花均有蜜腺,可分泌蜜汁引诱昆虫传粉。同一花序的花,雌花先开,雄花10天后才开,有效地避免了同一种花的自花传粉。木薯交错开花的特性导致了其高度杂合基因型的产生,但同一植株不同枝上的雄花和雌花存在同时开放的可能,无法避免同一植株的自交现象,而雌花以异株或异花序的雄花授粉为好。开花的有无、多少、迟早由品种自身的特性而定,也受环境条件的影响。
人工繁殖
木薯的栽培主要采用营养繁殖,即使用带腋芽的茎作为繁殖材料。每年2月份前后需要先施肥于沟中,然后斜插种茎。为促进地上部分的生长,需要在5月份左右挖断一半根块,断根后立即去掉植物顶部茎芽,通过去除顶端优势为植株积累营养。待木薯的侧生分支开始花芽分化后,需要保证肥料和水分的喷洒。此外,如果在栽培过程中常年连作木薯,一方面其部分根系分泌物会导致自毒作用,另一方面根际微生物的种类和数量会发生变化导致土壤肥力下降,最终影响木薯的产量。
栽培技术
选地整地
木薯对环境的适应性强,对土壤条件要求不严格,只要不是特别贫瘠、石砾太多和积水的地块均可种植,其栽培应选择在海拔2000米以下,年平均温度17℃以上,光照较好,一年之中有11个月以上无霜期的地区进行种植,并尽量选择排水较好的平地或缓坡地块种植。每年的12月下旬至次年2月,是木薯种植地块进行深耕耙晒最适宜的时间,需争取在春节前后、阴雨绵绵的季节来临前进行深耕耙晒。对于坡度较大,干旱严重的地块,不宜提前犁耕,应采取边犁耕边种植的方式,并采用农膜覆盖的方法种植,以减少水土流失,提高出苗率。整地时间尽量在2月底前结束,3月初开始种植,避免整地时间过分集中,否则易受到机械和天气的影响而推迟种植,导致生长期短,影响产量。
水肥管理
木薯在种植后需及时淋水,若用地膜覆盖,视天气及湿度状况,20天左右补水1次,露地种植10-15天补水1次。木薯的施肥原则为施足基肥,合理追肥,氮、磷、钾科学搭配施用。由于木薯的施肥效果与土壤和气候之间相互作用的影响,特别是在高温多雨季节,淋溶严重的地方,肥料的一次性施用往往难以保证其全生育期的需要,因此在生产上一般要进行3-4次追施,除基肥外,追肥可分别用提苗肥、结薯肥和薯块膨大肥来进行施放。此外,苗期要及时追肥,以确保苗壮、根旺、根多,有利于结薯数的增加。苗期追肥一般要进行2次,以施氮肥、钾肥为主。
间苗与补苗
木薯在种植后35-45天内,苗长到一定高度时,要进行间苗、疏苗,去弱留强,以每棵留1-2条健壮苗为宜,其余间掉除去,以便于养分集中供应给留下的主苗生长。补苗一般在种植后20-30天内完成;补苗时,要选择阴天或雨天进行查苗补缺,以保全苗;移栽补苗时要淋定根水,以确保成活率。此外,补苗的木薯植株,由于萌芽迟,出苗慢,生长跟不上种早的植株,常受到荫蔽,造成结薯数较少,产量较低,因此种植木薯最好不要补苗,应严格选用新鲜、健壮的种茎,以确保齐苗。
病虫防治
细菌性枯萎病、细菌性角斑病、褐色角斑病、炭疽病等是发生在木薯上的主要病害。细菌性枯萎病主要危害植株的叶片,需严格检疫,种植前需用波尔多液或其他杀菌剂防治;细菌性角斑病主要危害植株的叶片,种植前需用饱和石灰水浸种,发现病株应及时烧毁;褐色角斑病主要危害植株的叶片,只能通过使用无病种茎或选用抗病品种来进行防治。
朱砂叶螨、木薯单爪螨、白蚁等是发生在木薯上的主要虫害。朱砂叶螨主要危害植株的叶片,可采用杀虫脒、氧化乐果乳油等化学药剂来进行防治;木薯单爪螨主要为植株的叶片和块根,可喷施乐果、马拉硫磷乳油等药剂来进行防治;白蚁主要危害植株的种茎,其防治主要有熏蒸法、高温灭蚊法、土壤处理法等。
品种
类型
木薯可根据其块根氢氰酸含量的不同分为甜薯和苦薯。许多木薯品种仅根部的皮层含有氰苷,而可以作为食料的肉质部分则没有(其中的氢氰酸含量一般低于5毫克/100克),这些品种一般称为甜木薯,甜木薯的块根肉质部分可用于食用;苦木薯则是皮层和肉质中的氢氰酸含量大致相等,有时甚至高达0.2%,多用来生产木薯粉。根据木薯的叶片形状,可将木薯划分为细叶型和阔叶型;以中间裂片宽长比为标准,中间裂片宽长比在1:5以上的,属于细叶型品种;而宽长比在1:5以下的,则属于阔叶型品种。
此外,根据植物性状,可将木薯分为青茎种和红茎种。青茎种的成熟块根表皮平滑,不易脱落,呈淡黄褐色或淡红褐色,茎干呈灰色或银灰色;红茎种的成熟块根表皮较粗糙,容易剥落,木薯表皮呈深褐色,茎干呈红褐色、红色或黄色。
栽培品种
物种危害
中毒机理
鲜木薯中的氰苷在酶的作用下会生成具有挥发性的氢氰酸,对人、畜有毒害作用。当氰化物被人畜服食后,被肠胃消化道黏膜吸收,在人体内,部分变成氰酸盐和硫氰化物,从肾脏排出;部分在体内被分解,生成乙酸;部分则由肺部呼出。氢氰酸在人、畜体内时,氢离子和细胞色素氧化酶中的铁结合,破坏细胞色素氧化酶的作用,使其三价铁不能被还原为二价铁,从而释放出氧,使组织不能正常呼吸,机体陷入窒息状态而中毒。
中毒症状
中毒症状分为初期、呼吸困难期、惊厥期及窒息期。初期表现为头痛、头晕、恶心、心跳加快、视觉模糊;呼吸困难期表现为呼吸困难而不规则,胸上部和颈部有压迫感,有时眼球突出;惊厥期表现为意识丧失,发生强度痉挛;窒息期表现为呼吸停止,继而心跳停止,重则死亡。
预防及治疗
当饥饿时食用木薯,因消化率高,吸收效率变高而容易中毒;当饱时或与其他食物一起食用木薯,则不易中毒,因此在饥饿时,人不可过多食用木薯;在民间,食用木薯时,大多配以糖水、鸡蛋等一起食用,因为糖有抑制氰苷中氢氰酸分解的作用,而汤中的含硫蛋白质,能与氢氰酸生成硫氰化合物,从而起到解毒作用。
若误食高氢氰酸含量的苦品种木薯,症状较轻,毒素尚未完全侵入人体组织时,可多饮些糖水、青菜汤等,并立即将病人移至空旷处,采用催吐、呼吸新鲜空气、人工呼吸和输氧等方法;若发现严重中毒者,应立即送往医院抢救;若中毒已久,毒素已侵入血液,则以一定浓度亚硝酸钠溶液或硫代硫酸钠溶液静脉注射;严重者,给予一定浓度的亚硝酸钠溶液注射后,随即用一定浓度的硫代硫酸钠溶液静脉注射。如病情好转,可酌情减半量用药。
主要价值
食用价值
木薯是世界三大薯类和六大粮食作物之一。其清甜可口,细嫩松粉,富含淀粉、纤维素、维生素及钙、磷、钾、锌、铁、镁等矿物质;鲜木薯中碳水化合物含量可达32%-35%,其中80%的碳水化合物为淀粉,木薯去皮块根中的淀粉含量为甘薯(Dioscorea esculenta)的1.0-2.3倍、马铃薯的1.0-1.5倍。
在非洲、南美洲等许多以木薯为主食地区,通常是食用鲜木薯,即将木薯去皮切块后直接蒸或煮,配以香料和盐,或捣碎后与其它蔬菜一起食用。因各地饮食习惯和文化的不同,鲜木薯的食用方法有很多种,如在西非,尤其是加纳,人们将木薯去皮后蒸煮,捣碎成粘的面团,与鱼或蔬菜做成的汤一起食用;在巴西,鲜木薯通常被用来制作成木薯糖水或与蔬菜一起做成汤;在印度尼西亚,人们常将鲜木薯捣碎后与椰子和香蕉做成布丁,或将鲜木薯切片后用油炸成薯片。
食用木薯的加工能力较强,从鲜薯到全粉再到淀粉,都是较好的食品加工原辅料。鲜薯可加工成主食、菜肴或休闲食物直接食用;木薯全粉几乎可保留鲜薯所含的各种营养成分,口感可接近鲜薯原有的风味,且加工性能好,可部分或全部替代小麦粉制成蛋糕、面包、饼干、馒头、面条等产品;同时,木薯全粉不含麸质,可用于无麸质食品的加工,为麸质过敏人群提供优质食用原料。
饲用价值
木薯的块根淀粉含量很高,在混合饲料中通常用于替代玉米和小麦等价格较高的能量饲料;其嫩枝叶经过青贮或直接投喂,可用于饲养禽畜;世界上已普遍地利用木薯作为禽畜饲料,西欧各国也在大量进口木薯粉来代替玉米粉,与大豆粉配制为混合饲料。
能源价值
工业原料
木薯的叶片可用来制作蚕、鱼等生物的饲料,马达加斯加的居民还直接食用木薯叶片;木薯茎秆可用作生产种植的种茎或制成合成木板的材料,也可作为秸秆还田的有机质肥料;木薯的块根除食用和作饲料之外,在工业上还有重大的开发利用价值,是生产淀粉、变性淀粉、酒精、葡萄糖、果糖、山梨醇、赖氨酸、柠檬酸、染料、涂料、化妆品等的重要原料。木薯的初级加工产品包括木薯原淀粉、木薯酒精、木薯干片、薯粉等;深加工产品则包括化工产品、淀粉糖三大类共2000多种,这些产品在纺织、造纸、食品、医药、建材、能源等诸多行业均已被广泛利用。
木薯可用于生产食用酒精、糖醇等各种用途的淀粉衍生物,也可用于低脂蛋黄酱中,既可保持产品的稠度和质地,让产品保持稳定效果,延长食品的保质期;还可用于火腿、鱼糜等加工产品中。此外,木薯已作为增稠剂、稳定剂、乳化剂、胶凝剂、保水剂、粘结剂等食品添加剂被广泛应用于肉制品、面制品、调味品、休闲食品等食品加工行业中。
药用价值
木薯的叶或根可入药,其味苦、性寒,具有解毒消肿的功效,主要用来治疗疮疡肿毒、疥癣等症状。