个人拥上去把挣扎的骡子杀死,割下头颅,部族首领把它供奉在祭坛的玉米神前。许多人把经过认真挑选的玉米果穗蘸上骡子的鲜血。这些果穗就被精心地保存起来,供作来年播种之用。今天,这种祭祀仪式在美洲边远偏僻地区仍然保留着。但和原始祭典有所不同的是,过去要杀一对童男玉女祭祀玉米神,今天改为宰杀牲畜作玉米神的祭品了。
庆丰收祭典要认真准备。在玉米收获季节,印第安人对玉米的每个果穗仔细查看,在健壮无病的植株上选择完美、硕大、籽粒饱满、色泽鲜艳的果穗祭祀玉米神。这种严格的选择无疑将果穗硕大、籽粒饱满等优良性状逐渐积累并传递给后代。从这个意义上说,印第安人无意识地选择创造了优良的玉米品种。
农业的出现改变了印第安人的生活方式,新的神祗、新的宗教也随之出现。最重要的神是与人类生存息息相关的土地神和生育神——孕育大地万物之神。它被视为所有植物和动物的生长源,也是女人的生育源。在南美洲许多印第安部族中流传着关于玉米神(维生之神)曼柯·卡巴克和玛姆·奥伊罗的动人故事。卡巴克是太阳神宠爱的骄子,奥伊罗是太阳神美丽的女儿,他们因彼此相爱而受到太阳神的惩罚。卡巴克和奥伊罗双双逃亡人间,两人既称兄妹,又是夫妻,在安第斯山麓过着流浪生活。为了躲避太阳神的追捕,他们的足迹踏遍南美大陆,每到一地就教会当地人耕种玉米,给印第安人带来赖以生存的食物。印第安人对这对患难夫妻充满感恩之情,尊敬并保护他们,视其为部族爱情、幸福、祥和的征兆。后来印第安人把雌雄同株异花的玉米视为卡巴克和奥伊罗的化身,尊奉玉米为生命之神、爱情之神。
印第安人的创举
早期印第安人对玉米的选择和采集在很大程度上是随意的,但他们的行为却是人类文明进化史上一项重大的创举,这种采集客观上是对野生玉米的驯化和品种改良。
印第安人注意到可采集的野生玉米在不断减少,又发现在他们住地周围偶尔散落下去的玉米籽粒长出了新株,这些“自生”的玉米要比野生玉米的果穗大、籽粒多。这就启发印第安人有意识地选择大粒种子,除食用还作为来年播种之用。被逐步驯化、选优的玉米果穗变粗,着生的籽粒增多,种子的坚硬外壳变软变脆,便于收获和脱粒。另外,人们往往选择更符合自己口味的籽粒,由于人们口味不同,就选择产生了许多玉米变种。
玉米进化的另一个重要因素可能是不同种间发生的杂交。比如长期以来印第安人的迁徙、战争和商业往来,把玉米从一个地方带到另一个地方,种植后就会与当地玉米发生杂交。尽管是不自觉的、无意识的,但对玉米的进化却起了重要的作用。据一位75岁的印第安老妪叙述,她的丈夫经常在玉米行间种植野玉米,或者把普通玉米和甜玉米种在一起,有隔行种的,也有在行间混种的。无疑,印第安人通过长期的生产实践,发现这样的种植方式可以使玉米增产。这种种植方式和改良玉米的措施至今在美洲边远部族中依然可见。在印第安部族中还流传着“玉米结婚,多子多孙”的谚语,推测这大概指的就是玉米杂交所产生的杂种优势吧。从采集发展到选择,可以说是农业的萌芽,是向人工栽培迈出的第一步。而在耕作的土地中清除其他有竞争性的灌木和野草,可以说是产生和发展栽培技术的又一步,是玉米进化的一个重要的里程碑。在玉米驯化和演变的历史上,迈出这两步是相当艰难的。
人类把玉米作为栽培植物种植的时候,就开始有意识地选择适口的果穗和籽粒。人们对有益的变异进行选择,把那些有益的变异通过栽培技术不断累加起来,在后代中常常又发生许多新的变异,如此经过若干世代,有益的变异得到保存和积累,最后由微小的个体差异发展成为品种的显著特征。值得注意的是,玉米祖先原来是雌雄同花,生长在植株的顶端。后来出现了变异的植株,聪明的人们从变异的植株中选择了一种雄花着生在顶端、雌花着生在植株中部的类型。这就是今天大面积种植的玉米。
玉米果穗有一个坚硬的、不易腐烂的木质穗轴。考古学家把从古墓中发掘出的不同时期的玉米穗轴化石,按年代顺序排列起来,就看到了玉米比其他任何作物更加完整的进化过程。最早的玉米果穗的穗轴只有2.4厘米长,经人类种植以后,在不太长的时间里,玉米穗轴的长度就增至5.5厘米,到16世纪初期,玉米穗轴已增至13厘米。也就是说,在大约6000年左右的时间里,古代印第安人用勤劳智慧的双手,把那些细微的、几乎是用肉眼觉察不到的有利的变异逐渐选择积累下来,使玉米穗轴增大了4.4倍。今天种植的高大挺拔的玉米和纤细的野生玉米相比,它们的植株形态和籽粒大小相差甚远,我们不得不惊叹自然驯化和人工选择的巨大威力。
在人工培育下,玉米发展成为一种完全按人类需要生产籽粒的庄稼。但对玉米自身来说,可能是不幸的。它完全丧失了对多变自然条件的适应能力,是一种生物退化的畸变型。很难设想,如果没有人的保护和帮助,这样一个苞叶紧裹、籽粒密集的玉米果穗,怎么可能在自然条件下发芽生长?暴风骤雨、鸟兽或其他任何外力都会使它不能传宗接代。玉米植株和果穗的形态完全是按照人类的需要和喜好被塑造出来的。
环球旅行
到达美洲大陆的哥伦布及其他接踵而至的航海家,纷纷报告在古巴、墨西哥、危地马拉等地发现当地人种植玉米。可以肯定在新大陆未被欧洲人知其存在以前,美洲大陆几乎到处都有玉米种植。但遗憾的是,最初到达新大陆的欧洲人留下来的关于发现玉米的文献,差不多都是用西班牙文和葡萄牙文写成的,而且大部分都已散失。现在只能从片断的英文资料中,了解美洲大陆印第安人早期种植玉米的梗概。
1492年11月,哥伦布向西班牙国王报告,在美洲大陆南端的海地岛看到一种新谷物——玉米,以及当地人食用玉米的方法。哥伦布在报告中说:“我们发现了一种神奇的谷物,它的名字叫麦兹,甘美可口,焙干,可以做粉。”
1494年,哥伦布第二次航海归来,把玉米果穗奉献给西班牙国王。1496年,在西班牙和意大利的出版物中,首次描绘了哥伦布从美洲大陆带回来的玉米果穗。1500年,《西班牙年鉴》中也有玉米的记载,称它为“梅赛”。这个名字源于印第安语。
1502年,航海队长米尔斯·斯坦狄斯报告,在美洲大陆今美国马萨诸塞州附近看到一块大约500英亩的玉米地。1503年,西班牙航海船队在巴拿马东岸停泊,看到田野里种植“很多玉米和块根作物”。1513年,西班牙人戈萨罗·费尔那杰斯出使美洲大陆。后来他出版了《印第安人的历史》,书中有许多关于玉米种植的章节。
1520年,在朴利茅斯登岸的航海家发现印第安人种植玉米的新茬地:在一间比较破旧的房子附近,发现几个刚用手培起的沙堆。扒开一看,里面并排放着许多精致的玉米果穗,还有些颜色各异的玉米籽粒。
1552年,西班牙出版的《印第安通史》一书,详细记述了美洲印第安人种植玉米的史料。
1588年,汤姆士·哈里特在北美洲弗吉尼亚海岸看见不同颜色的玉米品种。他写道:“我看到印第安人种植的一种谷物,有的地方管它叫‘巴加多’,有地方管它叫‘梅赛’,好象英国人种的菜豆一样大,形状也差不多。有各种各样的颜色,白色的、黑色的、红色的、黄色的,甚至还有蓝色的、彩色的。”
1607年,英国的许多移民在詹姆斯城定居,他们遇到了亘古少有的灾荒,饥饿使他们频临死亡的边缘,是当地印第安人向他们伸出友谊救援之手,帮助他们度过饥荒。史料追述印第安人教会他们垦荒殖稼、种植玉米的情景:他们砍去树木,松平土地,每隔3英尺挖1穴,把玉米籽粒放在穴里。春天,成千上万条青鱼和鲱鱼游弋到河溪上游产卵,印第安人捕鱼肥田,他们在每一个种玉米的穴里放1条鱼,每1英亩玉米大约要放1000多条鱼。没有鱼就不能种玉米,即使种上玉米产量也很低。他们曾比较放鱼和未放鱼的玉米产量,前者要高出3倍多。印第安部族有一条纪律:在玉米播种季节,每家都要把豢养的狗拴起来,以防狗把玉米地里的鱼翻腾出来。
自从1494年哥伦布把玉米果穗作为珍品奉献给西班牙国王以后,玉米声誉鹊起,随着16世纪世界性航线的辟建,玉米沿着3条路线开始了它的环球旅行。
第一路:随着地中海的航船,玉米被带到南欧和北非一些地区。传入东欧国家的时间要稍晚一些,17世纪末传播到俄罗斯。玉米在很长一段时间里只种植在宫廷花园里作为名贵的观赏植物,或种植在菜园里供作宴宾的珍稀果蔬。由于接连不断发生饥荒,玉米的食用价值逐渐被人们认识并广泛种植。玉米在欧洲各国有很多名称:印第安谷、牛奶谷、希腊米、突厥谷、硬壳三棱麦、亚细亚麦、意大利玉米、威尼斯玉米等。
第二路:16世纪20年代,通过地中海沿岸国家相互间的商业往来,玉米从非洲北部的突尼斯传入埃及、苏丹和埃塞俄比亚。16世纪50年代,葡萄牙殖民者把玉米带至西非的象牙海岸,以后沿着殖民主义者贩卖黑人奴隶的道路,玉米作为奴隶的食品被携带至非洲南部很多国家。
第三路:玉米向亚洲传播。时间稍晚一些,大约在16世纪30年代,玉米通过陆路从土耳其经伊朗、阿富汗传入东亚。另一路通过16世纪中期葡萄牙人开辟的东方航线,经非洲好望角至马达加斯加,尔后传播至印度和东南亚各国。在16世纪50年代,玉米先后从陆路和海路进入中国,人们管它叫番麦或西天麦,又因为它是奉献给皇帝的珍品,又有御麦的美称。1579年葡萄牙人最早把玉米带至日本长畸,19世纪中期,日本人又从美国引进玉米在北海道种植。
玉米经历了几百年的环球旅行,终于在适宜生长的世界各地安家落户。
落户五洲
玉米在不同的环境条件下被塑造出不同的类型。例如,种植在北纬55°地区(如俄罗斯)的玉米品种,生育期只有68~70天,而在赤道附近(如哥伦比亚)的玉米品种,生育期长达16个月。早熟品种只有8片叶子,而晚熟品种多达42片叶子。植株最高的达700厘米,最矮的仅40厘米。果穗最小的长4厘米,最大的长40厘米。每个果穗行数从8行至26行。千粒重从50克至1200克。籽粒的颜色也是绚丽多彩,最常见的有黄色、白色、紫色,还有红色、黑色以至蓝色。科学家把现今玉米丰富多彩的变异类型,依据籽粒胚乳淀粉的结构和分布,以及籽粒外稃的有无分为9种类型:即硬粒型、马齿型、中间型、爆裂型、粉质型、甜质型、甜粉型、糯质型、有稃型等。
玉米丰富的变异性和广泛的适应性,是它能够在世界很多地方生存和发展的重要原因。现今玉米的种植北界已达北纬48°,南界已达南纬40°。而青饲玉米则可以延伸到北纬58°~60°的地区。无论是低于海平面的里海盆地,还是海拔超过4000米的秘鲁安第斯高原,从夏季时间短暂的加拿大北缘,直至终年炎热的厄瓜多尔和哥伦比亚赤道地区,玉米都可以作为栽培作物在那里种植。
现今,除南极洲外,世界其余大洲都有玉米种植,其中以北美洲种植面积最大,其次为亚洲和非洲,再次为拉丁美洲和欧洲。但从地理位置和气候条件划分,世界玉米集中种植区主要分布在北半球温暖地区,即7月份等温线在20℃~27℃,无霜期在140~180天的范围内。其中最适宜种植玉米的地区有美国中北部的玉米带,中南美洲的墨西哥、秘鲁,欧洲的多瑙河流域,亚洲的中国华北平原和东北平原。
玉米选秀
长期以来,人们是以硕大美观的果穗作为选择优良玉米的标准,认为播种这样的玉米种子能获得高产。20世纪初期,在美国玉米带曾兴起盛大的玉米展览会,有志趣参展的农民要认真选择种子,精心管理,最后从收获的大约5000~1万株玉米中挑选出10个外观美丽的果穗,送到县、州玉米展览会上展出。参展的玉米果穗必须是匀称的、美观的,完全符合人们感观上的需要。最理想的果穗穗长18~20厘米,周长12~15厘米,果穗基部呈圆形,着生20~2行笔直的直达顶端的籽粒。种子必须有适宜的深度,其外形似拱心石,顶部肥大,没有任何皱缩的痕迹。
在盛大的玉米展览会上,参展的果穗一旦荣登榜首,就被系上蓝色飘带陈列在优胜台上,果穗的主人会获得很高的荣誉,通常一个获奖果穗售价高达150美元。一次在芝加哥举行的玉米展览会上,获奖果穗售价高达250美元。参加玉米展览会的农民如醉如痴,虔诚地认为那些系着蓝色飘带的果穗种下去一定会获得很高的产量。玉米展览会掀起的狂热可以和17世纪荷兰的郁金香狂热相比拟。
经不住利欲诱惑,有些农民开始投机取巧以骗取高额奖偿。例如,有人把玉米果穗在水中浸泡一昼夜可因体积膨大而获奖;有人在玉米穗轴里嵌入金属棒以增加重量;为了得到穗行为奇数的玉米,有人在玉米幼穗发育初期就给它动“手术”——剥开苞叶,抠去1行嫩粒;还有的在挑选好的玉米果穗上嵌入光泽鲜艳的籽粒以显示美观而招人青睐。精明的骗术一旦瞒过评审官的眼睛,给果穗系上了蓝色飘带,他们就可以漫天要价了。
科学家华莱士对美观的果穗种下去就能获取高产持怀疑态度。他开辟了一块试验地,把获奖的40个外观优美的果穗和农家品种进行产量比较。结果表明玉米果穗的外观和产量没有任何直接关系,硕大饱满的玉米籽粒种下去也可能比皱缩籽粒的产量还要低,外观丑陋的玉米果穗不见得比色泽鲜艳的果穗产量差。仅仅根据果穗外观进行选择,对获取玉米高产毫无裨益。这一结论震惊玉米带。
华莱士及其他科学家的产量试验彻底否定了玉米展览会评选优异玉米的做法,倡导开展科学的玉米高产竞赛。1920年依阿华州第一次开展了全州玉米高产竞赛。稍后,类似的高产竞赛在玉米带其他各州也迅速开展起来,虽然竞赛规则由于采用了杂交玉米而有很大的改变,但对玉米带所栽培的各种玉米却有很大的改良作用。华莱士等人倡导的高产竞赛使农民相信获取玉米高产必须采取综合措施,除选用优良杂交玉米品种外,还要适时播种、精细管理、防治病虫害等等。玉米高产竞赛为后来培育和推广杂交玉米铺平了道路。
种子革命
随着科学技术的进步,20世纪以来,科学家们为破解玉米高产之谜开展了玉米杂交育种工作。1908年1月28日,科学家伊斯特和沙尔在美国遗传育种学术会议上,分别作了几乎结果完全相同的试验报告。他们根据进化论和遗传学理论,把两个玉米品种严格隔离种植并进行自交,从植株上收获了一些其貌不扬、籽粒干瘪的小穗,自交后代的生长势和产量都明显地下降了。把两个自交的种子种下去,在抽穗开花时进行杂交,再把杂交的种子种下去,杂交后代产生了极为强大的、几乎是爆发式的生长优势,玉米的产量显著地提高了。后人把这种杂交种子取得高产的现象称为“杂种优势”。与此同时,还有许多遗传学家和育种学家也为培育杂交玉米做出了贡献,后人尊称这一科学家群体为“杂交玉米之父”。
杂交玉米受到农民欢迎,种植面积迅速扩大。1933年,美国玉米带杂交玉米种植面积只占总面积的0.4%,1943年后扩大到59%。1945年美国玉米带都种上了杂交玉米,增产幅度从50%到90%。1945年10月,美国科学家在政府听证会议上指出:联邦农业部1920～1945年为玉米育种研究的总支出接近500万美元,而这一投入的报酬达到20亿美元,也就是说产出是投入的400倍。
随着杂交玉米新品种的培育,以及化肥、农药、农业机械的应用和栽培技术的创新,使杂交玉米产量持续增长。1900年时,全世界玉米种植面积约10亿亩,每亩平均产量100公斤上下。现在,世界玉米种植面积超过20亿亩,每亩平均产量300公斤,高产纪录亩产1548公斤。
黄金作物
放眼全球,今天的玉米已经成为粮食、饲料、经济兼用作物,尤其是发展畜牧养殖业极其重要的饲料来源,许多发达国家大约2/3以上的玉米用于生产畜禽养殖业的配合饲料。要吃肉奶蛋,全靠玉米换。由此人们把人均占有玉米数量视为衡量畜禽业发展和人民生活水平的重要标志之一。
玉米籽粒中含有丰富的碳水化合物,还含有8%~10%的蛋白质,4%~5%的脂肪,以及各种矿物质和维生素等。在玉米饲料中添加鱼粉、骨粉、豆饼等蛋白质原料,按适宜的氮碳比例加工成各类畜禽所需的全价饲料,显著地提高饲料利用率,缩短饲养周期,节约饲料用量,对提高肉奶蛋产量和品质有显著效果。
玉米营养价值比较全面。现代玉米工业产品丰富多样,其中最受瞩目的,要算是玉米淀粉、玉米糖、玉米油以及其他深加工产品了。
玉米籽粒中的淀粉被认为是化学成分最佳的淀粉之一,纯度达99.5%,广泛用于食品、医药、化工和其他工业部门。例如在食品工业中淀粉作为增粘剂、稳定剂、凝固剂、上光剂、粘结剂,等等。玉米高果糖浆是以玉米淀粉为原料的第二次加工品,甜度高,品质好,风味适口,被誉为“人造蜂蜜”,用来制作各种冷冻食品和饮料,在光泽、调色、风味方面均达到极好指标。
玉米油是淀粉生产的副产品,被称为“油中之宝”,主要从玉米胚芽中提取,含量一般在4%~5%。精制玉米油含有80%的不饱和脂肪酸,其中58%是人体必需的亚油酸,吸收率可达97%以上。玉米油中还含有丰富的维生素A、D、E以及辅酶、植物甾醇、磷脂等有益物质,营养价值极高,很容易被人体吸收利用。玉米油中所含的维生素E可以促进人体排出多余的胆固醇,增进肌肉和心血管机能,提高抗病力,长期食用可防止老年动脉硬化和冠心病。玉米油色泽淡黄透明,有芳香气味,一般用于冷餐油、凉拌菜或烹调用油,工业上用于制造肥皂、油漆、涂料、人造黄油、润滑剂等。据联合国粮农组织报道,新世纪以来世界玉米油年产量约240万吨,以美国产量最多,年产量约140万吨左右。
在玉米家族中还有丰富多样的蔬果玉米,系指供作蔬菜、干鲜果品以及加工罐藏食品的玉米,包括糯质玉米、甜质玉米、爆裂玉米,或称特种玉米。蔬果玉米营养丰富,适口性好,鲜食、速冻、膨爆,加工品类多样,色、香、形、味俱佳,是一种容易消化、老少咸宜的食品,特别是受到中高档宾馆饭店的青睐,成为餐桌上一道新型美味佳肴。
现代玉米工业产品琳琅满目,丰富多彩,以玉米为原料生产的工业制品达500多种,尤其值得一提的是最新开发的玉米塑料。玉米塑料以玉米为原料,经过生物技术生产出乳酸产物,再经过特殊的聚合反应过程生成高分子材料。玉米塑料是一种能完全降解的生物环保材料,被视为继金属材料、无机材料、高分子材料之后的“第四类新材料”。玉米塑料主要应用于农用地膜、包装材料、纺织面料等方面。聚乳酸材料的“生命流程”是,从乳酸到聚乳酸,再到各种塑料制品,最后进入土壤降解成为有机肥料。玉米塑料直接入土需要6个月的时间降解,而在高温堆肥情况下只需要一周时间就能快速降解。可以说是从土地中来、又到土地中去的可持续使用的材料。玉米塑料如此神奇,又有可降解、对环境无污染的优点,将会成为农用塑料产业的主力军。
随着科学技术这把金钥匙打开玉米资源“宝藏”,一个崭新的命题——玉米“黄金产业”在世界应运兴起,世人都亲昵地把玉米称为“皇冠上的珍珠。”
绿色能源
进入新世纪,玉米又被派上了新用场——汽车“喝”上了玉米油。这里说的“玉米油”,指的是用玉米作原料生产的乙醇燃料,这是世界经济发展的新兴议题。以玉米之名,重新给农产品定义的时代已经到来。
乙醇燃料是用玉米(或甘蔗、木薯等)作原料,通过生物发酵脱水等技术生产的纯度99.5%以上的无水酒精(亦称无水乙醇),可与汽油以任意比例混配用作燃料,故称作乙醇燃料。乙醇燃料燃烧完全、无铅、无悬浮颗粒产生,能显著降低汽车尾气中的有害物质,减少环境污染,被誉为“绿色能源”。
人类目前面临着一个无法回避的现实,那就是化石能源在一天天地减少。据专家估计,全球石油资源大约还可开采40~50年。新世纪以来国际原油价格猛涨,2004年每桶40美元,2006年每桶60美元,2008年短时曾一度飙升到140美元。无论是发达国家还是新兴经济体,其经济发展无一例外地受到持续高涨的油价的影响,石油紧缺促进玉米乙醇燃料业的发展。
美国和巴西是世界上最早生产和应用乙醇燃料的国家,也是世界上该行业发展最为成熟的国家,其产量占全球乙醇燃料总产量的的87%。美国主要是以玉米为原料,巴西主要是以甘蔗为原料。据联合国粮农组织报告说,2008年全球用于生产生物燃料的9800万吨谷物中,玉米就占去了9200万吨,其中美国消耗量达到7900万吨。中国以玉米为原料生产乙醇燃料仅次于美国,很多汽车正在“喝”玉米油在公路上奔驰。
美国是世界上最大的玉米生产国,总产量占全球产量的40%,玉米出口占世界总出口量的60%以上。美国政府提出一个雄心勃勃的设想,通过扩大玉米面积发展乙醇燃料业,逐步减少以至摆脱对石油能源的依赖,到2020年,生物燃油将取代全国燃油消费量的25%,届时将有1/3的玉米用于生产乙醇燃料。美国人试图以其玉米资源优势推动建立一个类似欧佩克组织,垄断国际乙醇燃料市场。
既要保障粮食安全,又要保障能源供给,是任何国家都必须面对的课题。从现在看来,用玉米生产乙醇燃料仍是理想的生物能源之一,和其他生物能源相比,技术成熟,效益最高,这就拉动了全球玉米价格的走高,进而推动畜禽产品肉蛋奶价格的上扬,连带影响其他的农产品价格的波动。扩大玉米种植面积必然减少大豆及其他农作物的种植面积,最终形成一个相互牵制的循环链条。乙醇燃料政策已经成为世界经济波动的根源之一,未来农产品的轮番涨价将是一个无法回避的基本格局。
用生物能源替代石油必然带来一次世界性能源革命。种玉米亦或是种石油?似乎成为一场荒诞的故事和科学愿望的博弈,玉米产品最基本的概念受到挑战。中国是世界第二大玉米生产国,也是世界第二大石油消费国,人口会越来越多,汽车也会不断增加,饭还是要吃,车还是要开,不管你是承认还是拒绝,发展玉米生产和乙醇燃料业,适应世界经济和新型能源发展的形势,是必须要面对的。