江苏省小麦产业技术体系 科普▪创新▪服务 专栏 小麦是世界上栽培最早、种植范围最广、面积最大、最耐贮存的粮食作物,普遍用作主食口粮、商品贸易粮,也是战略物资储备粮、救灾粮、援助粮。我国是世界上小麦总产最高、消费量最大的国家,约40%的人口以面食为主食,在世界小麦产销市场中地位重要、影响极大。 内容提要 一、小麦起源与传播 二、小麦生产与消费利用 三、小麦衍生的文化现象与价值 四、小麦未来展望 一、小麦起源与传播 小麦起源于亚洲西部,这里是小麦遗传多样性中心,也是欧亚文明的交汇地。西亚和西南亚一带至今还广泛分布有野生一粒小麦、野生二粒小麦及普通小麦粗山羊草。从小亚细亚到伊朗的中东地区,特别是伊朗西南部、伊拉克西北部和土耳其东南部,是栽培一粒小麦和提莫菲维小麦最早被驯化之地;以色列西北部、叙利亚西南部和黎巴嫩东南部是野生二粒小麦的分布中心和栽培二粒小麦的起源地;普通小麦的出现晚于一粒小麦和二粒小麦,约在8000年前起源于里海的西南部,现在全世界栽培的普通小麦中,90%以上源自阿富汗到高加索地区。中亚的广大地区,曾在史前原始社会居民点上发掘出许多残留的实物,包括野生和栽培的小麦籽粒、炭化麦粒、麦穗和麦粒印痕。现今普遍认为,小麦起源于近中东的新月沃土(Fertile Crescent)地带,这个地带大体包括现今的以色列、巴勒斯坦、黎巴嫩、约旦、叙利亚、伊拉克东北部和土耳其东南部。 小麦是新石器时代人类对野生祖先进行驯化的产物,栽培历史已有万年以上。据2017年重庆大学出版社出版[美]迈克尔·C.杰拉尔德(Michael C. Gerald)所著的《生物学之书(The Biology Book)》(傅临春译)记述:人们根据考古学证据追溯小麦的起源,发现它原本只是野草,如野生二粒小麦(Triticum dicoccum),在公元前1.1万年,人们在伊拉克采集它作为食物;还有一粒小麦(T. monococcum),它于公元前7800—公元前7500年生长在叙利亚地区;在公元前5000年之前,人们就已经在埃及的尼罗河谷种植了小麦,据希伯来圣经,约瑟于公元前1800年在这里监督小麦的储藏。 关于小麦的演化有多种学说,但经典观点是:野生的二倍体种有两个种,即野生一粒小麦(T. boeoticum,染色体组AbAb)和乌拉尔图小麦(T. urartu,染色体组AuAu)。野生一粒小麦经驯化演变为二倍体栽培一粒小麦(T. monococcum)。乌拉尔图小麦与拟斯卑尔脱山羊草(Aegilops speltoides,染色体组BB)发生天然杂交,其杂种经染色体自然加倍后产生四倍体野生二粒小麦(T. Dicoccoides,染色体组AABB),再经驯化演变为栽培二粒小麦(T. dicoccum,AABB),后又演化成硬粒小麦(T. durum)、圆锥小麦(T. turgidum)、波兰小麦(T. polonicum)等。栽培二粒小麦与节节麦(又称为粗山羊草,T. Tauschii,染色体组DD)发生天然杂交,其杂种经染色体自然加倍后,产生了目前全球广泛种植的六倍体普通小麦(T. Aestivum,AABBDD)。 【小麦传播】 小麦的传播,是从西亚、近东一带传入欧洲和非洲,并东向印度、阿富汗、中国传播,然后扩散到新大陆。早在(公元)前7000—前6000年,在土耳其、伊朗、巴勒斯坦、伊拉克、叙利亚、以色列就已广泛栽培小麦;前6000年在巴基斯坦,前6000—前5000年在欧洲的希腊和西班牙,前5000—前4000年在前苏联的外高加索和土库曼,前4000年在非洲的埃及,前3000年在印度,前2000年在中国,都已先后种植小麦。1493年哥伦布第二次远征时将小麦带到了新大陆,此后至17世纪间欧洲殖民者传播至南、北美洲,18世纪才传到大洋洲,19世纪给在堪萨斯定居的俄国移民带来了最优良的“土耳其红麦”麦种,后来成为美国谷类业的重要贸易产品。 二、小麦生产与消费利用 【小麦分类】 小麦在植物学上属于禾本科、小麦族、小麦属。学术上以形态特征为依据进行属内分类,而习惯上将普通小麦作如下分类:一是按播种期和生育习性,可分为冬小麦和春小麦。我国小麦90%以上是冬小麦,在秋天或初冬播种,次年夏季收获;而在长冬地区的春小麦则是春天播种,当年夏秋收获。二是按小麦粒色不同,可分为红(皮)小麦、白(皮)小麦和红白混合的花小麦,如今人们又育出黑(皮)、紫(皮)、蓝(皮)等彩色小麦。三是按小麦籽粒胚乳质地不同,可分为硬质小麦和软质小麦。硬质小麦以角质胚乳为主,结构紧密,蛋白质含量高,面筋品质好,主要用于做面包等;而软质小麦以粉质胚乳为主,结构疏松,蛋白质含量低,面筋品质较差,主要用于做蛋糕、饼干、酿酒等。我国根据小麦粒色、质地将小麦分为硬质白小麦、软质白小麦、硬质红小麦、软质红小麦和混合小麦5大类。四是按照小麦籽粒“筋力”分类,考虑到小麦籽粒的用途,我国常分为4类:①强筋小麦,籽粒硬质(硬度指数≥60),蛋白质含量高,面筋强度强,延伸性好,适于生产面包粉以及搭配生产其它专用粉的小麦;②中强筋小麦,籽粒硬质(硬度指数≥60),小麦粉筋力较强,适于制作方便面、饺子、馒头、面条等食品,中强筋小麦也称“准强筋”小麦,主要在于蛋白质数量和质量之间不够平衡,导致某些指标能达到强筋标准,而有些指标只能达到中筋标准;③中筋小麦,籽粒硬质或半硬质(硬度指数≥50),蛋白质含量和面筋强度中等,延伸性好,适于制作面条、饺子或北方馒头的小麦;④弱筋小麦,籽粒软质(硬度指数<50),蛋白质含量低,面筋强度弱,延伸性较好,适于制作饼干、糕点类食品、南方馒头及生产白酒等。此外,还有满足特殊用途(例如特殊营养、食疗、特殊动物饲料等)的专用小麦。关于商品小麦的分类分级,各国有不同的标准。我国以容重、不完善粒、杂质、水分含量和色泽气味为评价指标,将小麦籽粒质量分为6个等级。 我国小麦分布广泛,北从寒冷的黑龙江漠河地区,南至进入热带的海南省,西至天山脚下,东至沿海各省及台湾省,都曾有小麦种植。既有秋播、又有春播,既可纯种(单作)、又可与其他作物间作套种,是种植结构的主体作物,在粮食生产中的地位举足轻重。1997年我国小麦收获面积曾高达4.5亿亩,当年总产1.2亿多吨。到2019年,我国小麦面积降至3.56亿亩并趋稳定,约占全世界11%;亩产达375.4公斤(历史最高),是世界平均的1.67倍、美国的1.76倍、加拿大的1.75倍、澳大利亚的3.31倍、俄罗斯的2.07倍、哈萨克斯坦的4.57倍;总产1.3359亿吨(历史次高),占全世界17%以上,稳居世界首位。当年小麦面积和总产分别占全国粮食的20.4%和20.1%。小麦对粮食安全、粮食增产贡献突出、潜力巨大,2019年全国小麦单产比2000年增长了50.6%,年递增率为2.18%,远高于同期玉米(1.69%)和水稻(0.62%)的增速;江苏“十一五”和“十二五”小麦增产量占全省粮食增产总量的77.9%和52.8%。近几年我国小麦主产区攻关田亩产已达700~800公斤以上,比大面积平均亩产高一倍以上,可见依靠科技增产的潜力依然很大。 我国小麦主产区集中在黄淮海冬麦区,面积、总产分别超过全国的60%和70%;其次是长江中下游冬麦区和西北春冬麦区,面积产量约占全国小麦的14%和10%;西南冬麦区、东北春麦区占比较小。河南、山东、河北、江苏、安徽5省是小麦主产省,面积、总产分别占全国小麦的70%和80%以上。在优质小麦生产方面,2001年农业部发布的《中国小麦品质区划方案》,将我国小麦产区分为北方强筋中筋冬麦区、南方中筋弱筋冬麦区、中筋强筋春麦区等3大主区10个副区,重点建设黄淮海、长江中下游、大兴安岭沿麓等3个优质专用小麦优势区域产业带。 【小麦消费】 小麦的主要用途是供人类食用。由胚乳、胚(芽)及麸皮3部分组成的小麦籽粒,提供人类蛋白质消费的20.3%、热量的18.6%、食物总量的11.1%。小麦富含淀粉、蛋白质、脂肪、矿物质、钙、铁、硫胺素、核黄素、烟酸、维生素A/C等,特别是饱含脂肪酸和赖氨酸等人体必需营养物。小麦籽粒磨成面粉后制成面包、馒头、饼干、面条等各种食品;小麦可作为啤酒、酒精、味精的发酵原料或生物质燃料,因而也是酿酒、医药、调味品等工业原料;小麦及其副产品麸皮中含有蛋白质、糖类、维生素等,因而是优质的饲料源;麦秆既可作为燃料、饲料,还可用来制作手工艺品,也可作为造纸原料。 据国内小麦制粉、工业(行业)、饲用、种子、损耗等消费测算,目前国内小麦供给与消费量均在1.2亿吨以上,总体实现供需平衡有余,扭转了本世纪初我国小麦产不足需的被动局面。预计到2030年,我国小麦消费量将超过1.3亿吨。江苏省有关专家测算目前全省小麦用于口粮、饲料用粮、工业行业(食品)用粮以及种子用粮、新增储备粮等消费数量分别约为400万吨、300万吨、400万吨、60万吨、80万吨,总需求量在1240万吨左右,近5年来全省平均总产量为1264万吨,基本处于产需平衡状态。 【小麦贸易】 世界小麦贸易量约占谷物贸易量的一半,2018年全球小麦进口总量1.7392亿吨,占总产量的23.0%,比2008年增长0.3699亿吨(年增长率2.42%)。但出口国较少,仅有10多个国家,而进口国多达70多个。美国出口量最多,其次是加拿大、欧盟、澳大利亚、阿根廷等;我国曾是世界小麦第一进口大国(年进口量最高达1500万吨),但近年来由于国内小麦产量提高、库存充裕,进口量大幅下降,2019年和近5年平均都为349万吨,90%以上来自于美国、加拿大以及澳大利亚。进口较多的还有俄罗斯、日本、埃及、巴西、韩国等19个国家。亚洲地区小麦进口量占世界贸易的近一半,进口国(地区)10多个。我国小麦销区相对也比较集中,主要是京津沪3市、东北地区、东南沿海和各省会所在地。我国每年也有少量(10~30万吨)小麦出口。 三、小麦衍生的文化现象与价值 现代花式面包 【小麦神话】 长期以来,小麦流传的说法有“人类最古的粮食”“神下凡时留给人间的粮食”“所有谷物的祖先”等,带有宗教色彩并成为无数宗教仪式的一部分。最早生产发酵面包的是古埃及人,希腊人和罗马人都信奉小麦神和面包神。 麦田圈 麦田圈(Crop Circle)是1980年代初英国人在汉普郡和维斯特一带屡屡发现的怪圈,以“平顺倒塌”方式压平而产生出几何图案,人力似不能及,至今成谜。电影《天兆》就是将外星人与麦田怪圈联系起来的题材。 麦田守望人类理想 小麦是世界粮食的代名词,关乎民生和政治。古希腊哲学家苏格拉底曾言:“对小麦问题一窍不通的人就算不上政治家。”爱情、和平、权力等人类所追求的美好事物,都是建立在小麦(粮食)安全之上的!小麦从外来物种到如今成为关乎国运的主粮之一,政治因素不容小觑。汉代《礼记》记载,农历三月天子在宗庙祭祀时就要祈祷麦收,农历八月天子应该鼓励种麦,以免错过农时。三国时曹操在一次行军中路过麦田,下令不得践踏,违者处死。唐玄宗皇帝还“身先士卒”、亲自在园苑中种麦,并带领众太子收割小麦;宋仁宗也有类似举动。在皇帝的垂范下,地方官不敢怠慢,积极劝民种麦。岭南地区在唐代不种麦,北宋初年,陈尧佐在惠州知府任上,教民学种麦,结果大获丰收,从此惠州一带“种麦者众矣”。由于小麦具有较好的耐贮藏性,可贮藏四、五年或更长时间而不变质。因此,小麦常被看作是一个国家重要的战略储备物资。 为防止谷贱伤农,我国从2006年起对小麦、稻谷等国计民生的基础粮食品种实行最低收购价政策,又称托市收购,以保障农民基本种麦收益,确保了粮价、物价、社会的稳定。 【工具文化】 香港文化博物馆收藏的东汉陶作坊(内有碓、磨、风扇车) 冬小麦传入中国后迅速被接纳,并位列“五谷”之一,主要在于它成熟于六月,正是中国本土作物青黄不接之时,以此救急正好。但小麦麸皮是很难去掉的,不像北方的粟、南方的稻,用传统中国的舂米工具就能去掉外面的米壳,因此古时人们吃麦饭是用蒸或煮的方式,连同麦壳整粒吃下去,适口性并不好。直到发明了石磨使麦粒被磨成面粉后,才大幅提升了食用适口性,面食得以盛行。我国的旋转磨产生于战国晚期,西汉末期得以使用,东汉比较成熟。在汉代,基本上只要与“饼”有关的食物,均是小麦面食,就连水煮面片也被称作汤饼。我国小麦加工技术的成熟也受到东西方物质文化交流的影响。西汉武帝以后,从公元前138年张骞第一次出使西域,到卫青、霍去病出兵攻打匈奴,再到公元前60年设置西域都护府,丝绸之路开通,地中海沿岸成熟的面食加工技术也传入中国。公元前3世纪地中海沿岸罗马人加图所写的《农业志》中,谈到了很多麦食加工的方法,这和《齐民要术》中各种肉包子、甜食制品的描述非常相近。 现代面粉加工工艺与设备发展很快,可以自动完成小麦清理、配麦、研磨、筛理等约20道工序流程,专用面粉的加工在普通工艺基础上,增加“擦皮”“色选”“纯净水润麦”等工艺,并检测30余项理化指标来保障专用粉的品质。面粉深加工后才成为人类直接或间接消费的食品及产品。 【饮食文化】 小麦为人类提供了丰富而多样的食品 山西闻喜花馍 【艺术价值】 我国的麦秆画与剪纸、布贴一样,是民间特有的剪贴艺术工艺品之一,作为皇家贡品,始于隋唐时代,源于古代中原,已有千年历史。制作过程要经过“熏、蒸、漂、刮、推、烫”以及“剪、刻、编、绘”等多道工序,根据需要进行剪裁和粘贴而成。依麦秆本身光泽、纹彩和质感,具有光泽透亮、装饰效果好、艺术感染力强等特点,制作出的人物、花鸟、动物栩栩如生,活灵活现,给人以古朴自然、高贵典雅之美。河南清丰麦秆剪贴画(即麦秆画)被国务院公布为第四批国家级非物质文化遗产名录。 麦穗插花 麦秸造型 摄影艺术作品 【休闲文化】 南京市浦口区永宁街道小麦/油菜田呈“笑脸” 北京等特大城市形成的都市型城郊农区,并不以生产小麦籽粒为主要目的,而是打造魅力麦田,拓展小麦的生态、生活功能,发展创意农业和旅游服务,为市民提供观光旅游休闲场所,带动当地农民增收。围绕小麦田的创意主要有:在播种季节开展“麦田守望者”活动,举办农耕文化展,普及农业知识,打造科普教育基地;在小麦苗期举办小麦创意造型活动,开展“麦田漫步”、踏青放风筝,挖掘小麦文化内涵;在小麦拔节抽穗期邀请“麦田新娘”写真摄影;在小麦收获期组织机械化收割现场演示、趣味劳动竞赛,让市民触摸现代化农业脉搏;全程邀请作家采风及有奖摄影、征文,创作文学作品,塑造京郊现代农业整体形象。 麦田创意造型[感谢王俊英提供图片] 市民参与·趣味劳动竞赛[感谢王俊英提供图片] 四、小麦未来展望 【产业经济总量】 【多功能用途】 小麦植株根系可深达1米以上 【赤霉病难题的解决】 赤霉病导致小麦产量和品质的下降,产生的真菌毒素(呕吐毒素DON等)对人畜有害,世卫组织和欧盟均将其归为三类(级)致癌物(即对人体的致癌作用尚不确定,无足够的动物或人体资料证实,茶也属此类)。但总体而言,谷物产量是由光合物质转化积累并输送到籽粒中,无论是农药等残留还是毒素等,都有转运距离和消减过程,不像蔬果等可直接吸收利用。同时,小麦在一次加工成面粉的现代加工工艺流程中会降解掉约85%的毒素。而且,我国对商品小麦收购控制呕吐毒素的标准直接采用了国际通行的食用面粉标准,即检出上限为1毫克/千克,这是目前世界上最严格的控制标准,比欧盟、美国等商品小麦高出一倍。事实上,许多农产品都有类似问题,例如花生中可能存有的黄曲霉素是明确的致癌物,蔬菜中的农药残留等等,人类不能因噎废食,而应该依靠科技创新去解决问题。 赤霉病抗性育种一直是世界性难题,迄今尚未培育出既丰产又高抗赤霉病的小麦品种。主要存在如下限制因素:①抗性类型划分和抗性鉴定方法间存在明显脱节;②缺乏对小麦赤霉病免疫的种质资源;③赤霉病抗性为多基因控制的数量性状;④已经定位的主效抗病位点较少且效应不强;⑤许多赤霉病抗性位点尚未在育种中得到应用。令人振奋的是,最近在赤霉病抗性基因克隆与功能研究方面取得了重大突破:2019年6月,南京农业大学马正强教授团队与美国农业部柏贵华教授团队同时在国际著名期刊NatureGenetics上发表论文,报道了自世界公认的抗赤霉病普通小麦种质“望水白”和“苏麦3号”中,图位克隆了抗赤霉病Fhb1位点的关键基因Hrc(His),并明确了其功能。该基因编码富含组氨酸的钙离子结合蛋白,可显著提高小麦对赤霉病菌的抗扩展能力。2020年4月,山东农业大学孔令让教授团队在国际著名期刊Science上发表论文,报道了从小麦近缘物种长穗偃麦草中克隆出抗赤霉病Fhb7位点的关键基因GST,该基因不仅对引发赤霉病的镰刀菌属病原菌具有广谱抗性,对小麦茎基腐病也表现出明显的抗性。该基因对赤霉病侵染小麦过程中产生的包括脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)在内的单端孢霉烯族毒素具有解毒效应,从而解决了赤霉病对小麦生产和人畜健康带来的危害。该团队已将携带Fhb7基因的小麦种质材料分发给30多家育种单位,用于小麦赤霉病抗性的遗传改良,并在山东、河南、江苏、安徽等小麦主产区进行广泛试验,发现Fhb7基因能显著提高小麦对赤霉病的抗性,并且对产量无负面影响。 【可持续发展】 虽然一度以来因价格效益下降、赤霉病毒素影响、地下水超采等,国内有些地方以结构调整、绿色发展为由而倡导压缩小麦种植,但种田大户和市场并不买账,小麦面积居高不下,江苏省已多年保持种植面积居所有作物之首。究其原因,大概与小麦种植简便、利于规模经营和消费需求等有关系。我们观察到:直播稻、直播油菜、机条播玉米等,其实都是模仿小麦简便的种植方式;种粮大户的特长是擅于种粮,而改种其他经济作物可能就变成了“外行”,不能真正提高效益,结构调整、高效农业等并不能通过“口号”而实现,需要针对有效产业靠市场来导向,“银杏”等大规模种植后无人问津、造成弃收污染的历史教训需深刻铭记;近年来,一些与小麦同季节种植油菜、蚕豆、豌豆等作物的地区(例如江苏省南通市),由于种田大户等规模经营主体的快速发展,反而转向扩大种植小麦;即使像浙江等“欠适宜区”、西北缺水地区等传统非优势区,似乎也有扩大小麦种植的迹象。这些都充分表明市场机制和资源配置的强大作用和生命力。2020年新冠肺炎疫情全球爆发后,世界各地更加重施粮食安全,我国一直十分重施粮食生产的党中央、国务院重申要保面积、保产量,并已在全国划定小麦功能区面积32847万亩,其中江苏3064万亩,从制度上保障了小麦生产的规模。但愿未来的小麦产业能被世人珍惜和善待,能按照可持续发展理念和科学发展观,并享有基础性、政策性保障,不再人为地被“嫌弃”、被“排斥”。 |
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