黑玉米(学名:Zea mays L. ceretina kulesh)是禾本科玉蜀黍属玉蜀黍的⼀个品种,又称黑糯米、紫玉米,是由普通玉米杂交而成,是由传统育种产生,而非转基因技术。因为富含大量黑色素所以呈现黑色,其果皮薄,果肉厚,口感好,具有“香、甜、软、糯”的特征。生育期75-129天,穗长12-15厘米,单穗重150克。
植物学史
最开始在秘鲁等地被发现并播种,籽粒的颜色主要呈现紫红略带黑色(朱敏等,2014)。1993年中国首次引进意大利黑玉米,1994年在河南陕县引种试验成功,同年培育出中国第一个黑玉米杂交种——黑糯941。之后,中国经过引种、杂交育种,成功选育几十个黑玉米品种。其中,有硬粒型,如太黑系列品种;有糯质型,如中华黑玉米、意大利黑玉米、南韩黑包公及黑糯系列品种等。
形态特征
黑玉米植株因品种、土壤、气候和栽培条件不同,其高矮有所区别。中国地方黑玉米品种,植株最矮的只有0.65米(山西黑糯软玉米),生育期(出苗至成熟,下同)在75天左右;植株最高的为3.92米(云南黑糯玉米),生育期在129天左右。生产上将株高在2米以下者称为矮秆型;2.0-2.5米为中秆型;2.5-3.0米以上者为高秆型。穗长12-15厘米,单穗重150克。玉米籽粒(颖果)色泽呈乌色、紫色、蓝色、黑色。
分布范围
黑玉米原产于秘鲁。中国黑玉米品种(含乌色、紫色)分布在云南、广西、贵州、四川、湖北、陕西、山西、吉林、黑龙江以及河北、辽宁、上海、浙江、安徽、江西、山东、湖南、广东等地。
生长环境
黑玉米具有较强的环境适应性,对土质的要求不高,对各类土壤都比较适宜。
栽培繁殖
品种选择
黑玉米的品种选择应充分结合种植环境的土壤类型和气候特点,中国黑玉米较为常见的品种包括:韩国紫金香黑玉米、意大利黑玉米、靠山黑玉米、黑糯杂交品种等。黑玉米的选种应科学合理,在考虑玉米品种播种适宜条件的基础上选择产量较高的黑玉米品种,选择的黑玉米品种应具备较强的抗病性。这就需要黑玉米种植人员针对种植环境展开较为全面的环境勘察,了解种植地区的病虫害类型,并在实际黑玉米选种时有针对性的进行选择,降低黑玉米病虫害概率,保证黑玉米生产种植的产量和质量。
此外,在黑玉米品种选择过程中还应对各种黑玉米品种进行全面细致的优势、劣势分析,对比各黑玉米品种间的种植及生产特点,选择最适宜种植地区播种的玉米品种,必要时应根据种植地区的特殊环境优化、培养高品质的黑玉米品种。在种植中,要选择要抗逆性好、耐倒伏和适合机械化的作业的品种,以提高玉米品种和产量。
种子处理
黑玉米的种子处理对黑玉米的成活率、生产质量及效率有直接影响,基于黑玉米种子较小、种粒不很饱满的特点,黑玉米种子中贮存的养分也相对较少,因此,黑玉米的种子处理至关重要。黑玉米的种子处理一般在播种前7日左右对黑玉米种子进行晒种处理,相关种植人员应仔细挑选品质上乘的黑玉米种子,剔除品质较差或有虫害的黑玉米种子,并根据黑玉米种子的大小进行区分、筛选。
在实际黑玉米种子播种环节,对不同大小的种子进行分别播种,保持黑玉米种子的出苗一致,便于后期的种苗处理和种植管理,保证黑玉米种苗正常生长发育。必要时,可根据实际播种环境和种植情况结合种药混合技术,对黑玉米种子进行处理,减少虫害对黑玉米种子的损害及影响,黑玉米种子的药剂拌种处理有利于对各种植物疾病的防治,保证黑玉米出苗率。
选址播种
由于黑玉米种子贮藏营养成分较少的特性,黑玉米种子的选址对种植土壤环境要求较高,黑玉米的发芽及拱土能力较差,在播种选址时种植人员应选择土壤肥力较高、酸碱度适宜的地块进行黑玉米播种,保证黑玉米种子的顺利发芽,降低黑玉米种苗的死亡率,提升黑玉米播种质量;在黑玉米播种选址过程中还应注重黑玉米播种灌排系统的设置,保证种植地块灌排方便、水量适中。黑玉米在播种时应格外注意种子的隔离种植避免发生串粉现象,为保证黑玉米的生产质量,在黑玉米种植地块300-400米范围内不应种植其他的玉米品种,且在黑玉米播种前后20天不应播种其他玉米品种,避免玉米开花授粉时间发生冲突影响玉米品质。黑玉米与普通玉米播种方法相似,其种植密度稍高,在整地、播种过程中应注意耕种深度,黑玉米的播种深度以4厘米为宜,播种过程应浅播细播,合理安排种子分布,合理密植。
黑玉米的播种安排,应结合玉米品种特性、播种时期、土壤条件、种植方式及生产要求综合考虑,通常状况下黑玉米的播种密度为3000-3500株/亩。在播种中,可以采用坐水播种和精量播种等技术,全面实现机械化播种,对机械设备进行检查和试验,避免出现漏播现象。播种前的土壤含水量一般在16%以上,严禁含水量不足的情况下进行播种。种子均匀一致,确保没有露种露肥现象,播种深度2.5-4.5厘米,播行要直,方便后期机械化作业和田间管理,50米长直线度误差≤±5厘米,行距一致,误差≤±1厘米。
田间管理
黑玉米的生育期相对较短,株形也较为矮小且个体发育较快,因此,黑玉米种植应一次性施足基肥,保障黑玉米生长过程中肥力与养分充足。较比小麦、花生等农业作物,玉米植株较为庞大,对根系的生长要求也相对较高,黑玉米的根系生长状况直接影响到黑玉米整个生长周期的健康状况和生产质量,因此,在黑玉米的种植环节,黑玉米的整土和施肥至关重要。种植人员应保证黑玉米种植土壤环境土质松软、营养丰富、耕层深厚,科学合理的开展地块基肥施加及地块深耕工作,综合“耙、耕、翻”等操作技术,对种植地块土壤环境进行改善,通常情况下每隔1年就应对黑玉米种植地块进行深耕操作,为黑玉米根系健康生长创造适宜生长空间,种植地块的深耕标准以20厘米为宜。
一般采用机械深松的方式进行作业,深松钱确保土壤含水率在15-22%时左右,不同季节的深松深度也要进行调整,春秋季深松深度较高,同一地块,各行深度误差≤±2厘米,在深松中还要注意确保田面平整。机械旋耕的深度>10厘米,稳定性>85%,平整度<5厘米。同时确保起垄高度均匀,尽量依靠机械化作业降低各垄高度误差。
在实际的种植过程中根据种植条件的差异和气候条件的变化影响,种植人员应针对性的对黑玉米种植地块进行基肥施加,保障黑玉米生长发育营养充足,提升黑玉米的生产质量。在追肥中应该以施用有机肥和生态肥料为主,减少化肥农药的施用,还可以使用助剂,提高农药化肥的使用效率。栽培中,应采用玉米全程机械化技术进行栽培,比如水肥一体化技术,减少人工劳动的投入,实现增产增效的目的。在抽雄开花期和籽粒形成期,需水量较大,因此,应该做好水分管理,避免因为干旱造成玉米粒不饱满。
黑玉米种植过程中种植人员应时刻注重黑玉米种苗生长状况,在黑玉米的出苗阶段应及时进行相应的查苗补苗操作,与普通玉米的查苗补苗操作相似,黑玉米在3-4叶期可以开展间苗和移苗补栽相关工作,根据实际的黑玉米种植密度,对种植地块的弱苗及病苗进行处理,对黑玉米种苗进行移苗定苗。黑玉米的查苗补苗工作开展应选择傍晚或阴天,黑玉米的移苗操作应注意带土,在移苗定苗操作后及时为黑玉米种苗补充水分,保证黑玉米种植的科学性、协调性,保持种植地块的黑玉米种苗长势较为统一,有利于后期黑玉米生产管理。
此外,在黑玉米5叶时期应满足每穴定苗1株,苗期应对种植地块进行2次中耕,促进黑玉米幼苗根系迅速生长发育,有助于黑玉米植株的健康生长。黑玉米种植的拔节期至大喇叭门期前要进行培土操作,及时对黑玉米植株进行除蘖打岔。
黑玉米种植的穗期管理阶段种植人员应注重观察黑玉米植株的生长状况,适时对黑玉米营养条件给予适当调整,对黑玉米种植地块水分、养分、肥力等方面进行全面的管理和调控,保证种植地块水分充足、植株生长所需营养充分。黑玉米种植的灌溉应充分结合种植地区的天气变化,及时调整黑玉米种植地块的给排水系统,保持土壤水分适宜黑玉米植株生长,避免水分过多或缺水引起的植株发育异常,影响黑玉米产量和生产质量,黑玉米种植通常在小喇叭口期可根据气候变化情况决定浇水灌溉频率。
黑玉米的种植施肥,应紧密结合种植地域特点、种植品种需求、种植时期特点等方面综合分析地块施肥状况,及时进行追肥操作,一般黑玉米种植追肥采用磷酸二钾15千克/亩、硫酸钾5千克/亩,根据种植阶段的需求合理追肥。在黑玉米种植的追肥过程中应配合培土、耕地操作,促进黑玉米根系生长,避免发生倒伏等不良现象。
黑玉米种植的花粒期管理阶段应注重种植地块的肥力补充,保障黑玉米生长发育所需养分充足,避免出现茎叶早衰的不良现象。种植人员应根据黑玉米株苗的实际长势,开展粒肥追施工作,加快黑玉米的生长速度,提高黑玉米的生产质量,保证其籽粒饱满、粒量充足。
黑玉米种植的植株密度较大,通常存在叶片相互荫蔽的生长现象,不利于黑玉米的自主授粉,若不及时采取措施容易出现稀粒秃顶的问题,导致黑玉米产量大幅下降,因此,在黑玉米的开花期间应采用人工授粉的方式对提高玉米产量。黑玉米的人工授粉过程中种植人员应人工采集玉米花粉并对果穗进行授粉操作,此过程采粉和授粉应同时进行,人工授粉时间段以上午10-11时为宜,人工授粉周期持续3-5天。种植人员在人工授粉过程中可对未去雄的植株进行摇动,达到对去雄植株的授粉目的,增加黑玉米产量。
灌浆后期应注重种植地块的杂草清理,保证植株正常生长环境。除草中应以机械化除草为主,人工除草为辅,尽量使用小型化机械进行除草。为提升绿色生态种植水平,在使用除草剂的过程中,要严格按照国家标准,尽可能会用高效的除草剂,做到喷洒均匀。
病虫防治
主要黑玉米以鲜食为主,病虫害防治应采取综合防治手段,其中农业防治技术的应用能够有效提升黑玉米的抗病、抗虫特性,减少黑玉米的病虫害影响,起到较强的预防作用。农业防治需要根据黑玉米的具体品种,选择适宜的药剂对黑玉米种子进行药剂拌种处理,提高黑玉米种子的抗病虫能力,保障种子的出苗率,种植人员应充分考虑种植环境的病虫害特征和种类,科学合理的选择具有针对性的拌种药剂,使其发挥实际效益,配合黑玉米种植的肥水管理,全面促进黑玉米的茁壮成长,利于构建多样化的生态系统。重点对土壤等环境进行治理,避免因为害虫越冬等现象造成的灾害,比如进行秸秆粉碎还田,降低虫基,对土壤进行消毒处理,做好杀菌工作。适当进行土地轮作和套种,配合石灰氮等进行消毒。
黑玉米种植的物理防治技术主要针对玉米螟等植物害虫的预防和整治,利用植物害虫的趋色性、趋光性特性,布置相应的物理防治设备,实现黑玉米种植的物理防治。比如:充分利用害虫的趋光性,在黑玉米种植地块布置杀虫灯,合理规划杀虫灯的布置数量和布局安排,实现种植范围的害虫整治,保障黑玉米的健康生长环境。此外,粘虫板等设施也能够起到良好的害虫防止效果,频振式杀虫灯对金龟子、玉米螟等植物害虫的针对性较强,在夜间合理利用频振式杀虫灯能够实现植物害虫的高效诱杀,减少害虫对黑玉米植株及果实的损害。在种植面积较大时,物理防治作为辅助手段,在盛发期提前做好防治。
黑玉米种植的生物防治是指通过引入植物害虫的天敌,利用食物链制衡规律实现黑玉米种植环境的害虫防治,构建绿色环保的种植生态环境。比如,针对玉米螟害虫,可以通过将蜂卡悬挂在黑玉米叶片下,向种植区域投放适量的赤眼蜂,达到对玉米螟害虫的灭杀和防治效果。要精准设置投放时间,避免大风大雨天气,选择晴天早上投放。种植人员还可以借助以菌治虫技术手段,借助白僵菌等对黑玉米害虫进行防治处理,营造利于黑玉米害虫天敌生长的种植环境,减少种植区域害虫数量,发挥生物防治的重要作用。
黑玉米病虫害防治效率较高也较为常用的防治手段就是化学防治,种植人员通过对黑玉米化学防治技术的熟练应用,实现高效的病虫害防治,大幅降低黑玉米的发病率和虫害影响。但化学防治过程中对化学药剂的应用标准、应用方法均有较为严格的要求,相关种植人员应严格遵循相关化学药剂的使用标准,避免造成环境污染或农药残留,影响黑玉米生产质量。
适合采收
黑玉米种植的采收时期较为关键,种植人员应时刻注重黑玉米的生长发育状况,在黑玉米果穗叶吐丝后的22日-28日内黑玉米的含糖量最高且皮较薄,该时期是黑玉米采收的最佳时期,种植人员应及时对黑玉米进行采收保障其生产质量,避免因延误采收时期影响黑玉米营养价值、降低黑玉米的口感和品质。此外,在黑玉米的加工过程中,应选用水蒸气蒸熟的加工方式,保证黑玉米的品质,发挥黑玉米的优势价值。
品种分类
黑玉米是神奇的作物,其种类繁多,变异丰富,是人类长期选育驯化的结果。对于黑玉米的分类研究还没有找到更好的划分标准,只是按照其籽粒形态与结构和黑玉米的生育期,把有足够共同特点的个体群划分为一个类型。
按籽粒分类
按照黑玉米的籽粒形态与结构、籽粒形状与胚乳性质,可将黑玉米分成5个类型。
硬粒型黑玉米又称普通黑玉米。这种黑玉米适应性强,早熟,果穗籽粒顶部多呈圆形。由于胚乳外周是角质淀粉,故籽粒外表透明,外皮具有光泽,且坚硬,食味品质优良,产量较低。同一类型(硬粒型)黑玉米与黄玉米籽粒中的营养成分含量不同。据测定,黑玉米籽粒的蛋白质含量较高,比对照黄玉米籽粒中的含量高1.21%。从蛋白质的氨基酸构成看,黑玉米籽粒中所含氨基酸的种类比较全,特别是与人体生命活动相关的赖氨酸、精氨酸的含量分别比对照黄玉米的含量高25%和66.7%。
植株高大,耐肥水,产量高,成熟较迟。果穗呈筒形。籽粒长大扁平,籽粒的两侧为角质淀粉,中央和顶部为粉质淀粉,成熟时顶部粉质淀粉失水干燥较快,籽粒顶端凹陷的程度取决于淀粉含量。食味品质不如硬粒型黑玉米。
甜质型黑玉米又称黑甜玉米。这种黑玉米同黄甜玉米一样,籽粒含糖量高于普通玉米1倍以上,胚乳中能积累大量的水溶性多糖,其分子量比较小,可溶于水,易被人体吸收。甜质型黑玉米的淀粉含量占35%左右,比普通玉米少一半。其各种维生素含量较多,营养价值优于普通玉米。从铁、镒、铜、锌4种微量元素的测定结果看,略低于爆裂玉米,但高于硬粒型黑玉米。
糯质型黑玉米又称黑糯玉米、黑粘玉米、蜡质黑玉米。这种黑玉米的籽粒不透明,无光泽,外观似蜡状,煮熟后粘软,富糯性。糯质型黑玉米的胚乳性状由隐性基因WX基因控制。WX基因改变了胚乳中直链淀粉和支链淀粉比例,使支链淀粉增加,易消化,适口性好,尤其是鲜穗煮熟后,具有柔软细腻、甜粘清香、皮薄无渣等特点,加之营养丰富(富含赖氨酸、谷氨酸),采收贮存期长,所以鲜嫩黑玉米除食用嫩玉米外,还可加工成罐头、八宝粥等食品。在工业上,由于支链淀粉具有凝胶透明度好和稳定性优良的特性,使其适用于增稠预制、罐装和用冷冻仪器生产,并广泛用于胶带、粘制剂和造纸等工业。与普通玉米相比,糯质型黑玉米的粗蛋白质、粗脂肪和赖氨酸含量较高,支链淀粉消化率高,因而饲料的转化率也较高,在饲喂牛羊等家畜增重方面的作用优于普通玉米。此外,鲜穗收获后的糯质型黑玉米茎叶柔软多汁,营养丰富,是牛羊等家畜的上好饲料。有研究表明,喂糯质型黑玉米的羔羊的增重比喂普通玉米的高20%,饲料效率高14.3%;用糯质型黑玉米喂育肥肉牛,饲料效率比普通玉米高10%以上。
爆裂型黑玉米又称黑爆裂玉米。每株结穗校多,但果穗籽粒都较小,籽粒圆形,顶端突出。爆裂型黑玉米的主要特点在于它的爆裂特征,胚乳中几乎都是由角质淀粉组成。为此,籽粒中蛋白质、脂肪和铁、锭、铜、锌4种微量元素的含量均高于其他黑玉米类型。特别是铁和锌的含量,分别比普通黑玉米高5.34%和19.4%,比甜质型黑玉米高19.44%和11.35%。因此,中国以外都把爆裂型黑玉米作为一种既方便又富有营养的新兴保健食品。
生育期分类
由于遗传上的差异,不同的黑玉米类型从播种到成熟,根据各不同生育期的长短,可分为早、中、晚熟类型。由于中国幅员辽阔,各地划分早、中、晚熟的标准也不完全一致。一般认为,黑玉米的早、中、晚熟品种可按下述标准分类:
春播80-100天,积温2000-2200℃;夏播70-85天,积温1800-2100'℃。早熟品种一般植株矮小;叶片数量少,为14-17片;受生育期限制,一般产量较低。
春播100-120天,积温2300-2500℃;夏播85-95天,积温2100-2200℃。叶片数较早熟品种多而较晚熟品种少。
春播120-150天,积温2500-2800℃;夏播96天以上,积温2300℃以上。一般植株高大,叶片较多,多为21-25片。由于生育期长,产量潜力较大。由于中国南北地区温度和日照时数的差异,玉米品种南北引种生育期会发生变化。
常见品种
随着黑玉米需求的不断扩大,为满足市场需求,不少农业科研单位都加大了黑玉米方面的科研力量和资源的投入力度,科研成效逐渐显现,先后选育出了一系列优质的新品种。如河南省农科院粮作所育成的郑黑糯1号;安徽省濉溪县农科所培育出超级黑糯玉米品种黑玫瑰1号、淮科糯2号、濉黑糯3号;广东省农科院培育的黑珍珠黑糯玉米;福建省农业科学院培育出闽紫糯1号;山西省农科院选育的晋黑糯3号、晋糯8号、晋糯10号;重庆市农业科学院培育的黑糯600,甘肃省农科院作物所培育的陇糯1号;广西壮族自治区农业科学院玉米研究所桂黑糯609等。
主要价值
营业价值
营养价值高,蛋白质含量与动物性蛋白质相当,是素食主义者的良好食品;黑玉米中钾含量高达6310-9050毫克/千克,可调节体液平衡、抗疲劳,具有预防和治疗高血压、脑血栓、维护心脏的功能,有助于调节情绪;黑玉米中高含量的铁是较好的补血食物。黑甜玉米中赖氨酸含量高达0.45%,是罕有的碱性谷物,具备减肥的功效;黑甜玉米锌的含量特别高,是较佳的补锌食物,具备保护胰腺、性腺、脑下垂体、消化系统和皮肤的功效;黑甜玉米的黑色素含量也特别高,可以激发人体细胞活性,降低血清胆固醇,对防治动脉硬化、高血压等心血管疾病有一定功效,能够增加人体免疫力,拥有较佳的保健功能;黑甜玉米中抗坏血酸(维生素C)含量高达4.831毫克/100克,对人体糖和蛋白质等代谢有重要的影响,能促进细胞间质和胶原纤维的构成。另外,抗坏血酸有助于矿物质元素铁的吸收,并且对缺铁性贫血有调理功用。
食用价值
黑玉米具有特殊的营养价值,除了直接煮熟食用外,还可以加工成许多食品,如营养蔬菜(以鲜嫩的黑玉米果粒为材料加工而成)、罐头、保健粉、面包、面条、饮料、糖果、营养糊(粥)、粉条、粉皮、玉米片等。黑玉米种皮是天然黑色素的重要来源,可以作为原料制备黑色素食材。黑玉米色素是以黑玉米为材料,通过去皮、灭酶、破裂、脱脂、浸提等工序生产得到,其水溶液为艳丽的紫红色,对食品、饮料有较强的着色力和稳定性。
黑玉米能够加工制作各种风味罐头。将黑玉米通过微生物的作用进行糖化、液化、醋化,经过这一系列工艺程序,制成富含多种营养成分的保健醋。
药用价值
黑玉米的根、须、叶、轴、粒都可作为常用中药。比如说玉米籽粒可以益肺宁心、调中开胃,玉米须有利尿、健胃的功效。
经济价值
黑玉米苞叶是编织业中的好原料,可采用平编法、扣编法、拧编法编织多种工艺品,坐垫、靠垫、床垫、手提包等工艺装饰品和生活用品,美观耐用,柔软舒适,冬暖夏凉,倍受人们和市场的欢迎。
饲用价值
黑玉米秸秆中的含糖量达11.95%,可作为奶牛、奶山羊等的营养饲料。黑玉米茎叶柔软多汁,青贮经微生物发酵后,碳水化合物转化成乳酸、醋酸、琥珀酸和醇类,产生芳香族化合物,酸香,适口性好,可增进家畜食欲,并具有轻泻作用,对防治便秘、保持家畜健壮有益。