木薯(拉丁學名:木薯屬 esculenta)又名木番薯、樹薯,為大戟科(Euphorbiaceae)木薯屬的一種多年生灌木。木薯原產于南美洲,在全世界熱帶和亞熱帶地區廣泛種植。
木薯塊根淀粉含量較高,可食用或做糊料,同時也可用作飼料或生產酒精,以緩解全球石油供應危機。據《中華本草》記載,木薯葉、根均可入藥,其味苦,性寒,可解毒消腫,主治瘡瘍腫毒,癬等疾病。
木薯為世界三大薯類作物之一,為接近10億人提供基本飲食,有著“淀粉之王”和“糧食銀行”的美譽。2020年全球木薯收獲面積為3420.51萬公頃,2021達到了3422.99萬公頃,中國木薯供需極不平衡,需求量遠大于產量,這是由于木薯蛋白質等營養成分含量較低、采摘后易變質等因素限制了木薯產業的發展。
木薯塊根含氰酸毒素,中毒后會引起惡心、嘔吐、腹瀉、昏眩癥狀,還可引起甲狀腺腫,故需刮去外皮,煮熟后才能食用。若生食中毒,需馬上催吐,減少毒物吸收,并及時就醫。
歷史演化
起源與傳播
關于木薯的地理起源,在19世紀末,研究作物起源的先驅者阿方斯·德康多爾(Alphonse Pyramus deCandolle)和尼古拉·瓦維洛夫(Nikolai Ivanovich Vavilov)通過大量研究證實,木薯的栽培起源于巴西北部的亞馬孫河區域,自此之后學術界普遍接受”木薯的起源地是南美巴西“這一觀點。但考古人員曾在墨西哥東南部地區發現了距今約2500年的木薯淀粉沉淀物,并且在哥倫比亞和委內瑞拉等國家發現了距今約4000年的木薯繪畫,這些考古證據表明木薯可能存在另外的起源中心。
在地理大發現之前,木薯的栽培與食用已經遍及美洲。16世紀時木薯由美洲傳入了南亞和非洲,之后又直接從美洲傳入了東南亞,到19世紀是傳入了大洋洲。
木薯傳入中國并開始栽培的具體年限未知,但有學者陳仲南認為木薯傳栽于中國是在1850年以前,因為茂名市鄉間傳說:在太平天國運動時期(1851~1863),鄉人逃避太平軍支隊時,多在山中掘取木薯充饑。此外還有許多史料可以佐證該觀點:清光緒年間的《高州府志》和愛新覺羅·旻寧年間的《新會縣志》都對木薯有相關記載,并且史料中的所描述的用途、加工方式和性狀都與木薯完全符合。盡管木薯具體年限不可考,但毋庸置疑木薯在中國的栽培和食用已有百年歷史。
物種演化
1982年以前,文獻中一直有一種觀點傾向,認為木薯沒有已知的祖先。然而,1982年3月,在巴西中部的戈亞斯州,發現了1個木薯的野生種群,它和馴化種群在形態學上不能區分,這說明木薯可以在野外生長。這個觀點被認為是木薯歷史學的一個分水嶺,因為它建立了特定的野生種群和作物的植物起源之間的聯系。
對木薯祖先種的復雜研究最初從北美洲物種開始。后來,越來越多的學者參與到木薯復合種群的爭論中來。為解開木薯祖先種而開展的分子研究和就該作物起源假設所進行的討論定期舉行,雖然結果各不相同,但基本上認同“阿根廷木薯是木薯祖先”的觀點。
與木薯栽培種相近的野生親緣種
表格來源于
形態特征
木薯有木質直立莖稈,株高2~5米。每一節莖上僅生一葉,單葉互生,螺旋狀排列,通常呈掌狀深裂,裂片3~7,呈倒披針狀,先端漸尖,全緣。葉柄長8~22厘米,托葉全緣或具有1~2條細裂。葉片具有羽狀網脈,整體呈綠色,葉脈呈紅色或綠色?;?a href="/hebeideji/7766126072996105588.html">單性花,淺黃色或帶紫紅色,呈復總狀花序,頂生,雌雄同序。雌花著生于花序基部,子房三室;雄花著生于花序上部,呈吊鐘狀。一般種植后3~5個月開花,雌花先開,雄花后開,相距7~10天。果為蒴果,矩圓形,種子呈褐色。根分細根、粗根和塊根,木薯肉質塊根呈圓錐形、圓柱形或紡錘形。
物種分布
木薯集中分布在巴西、哥倫比亞以及加勒比海地區,廣泛種植在美洲、非洲和亞洲等100多個國家及地區。截至2019年,中國木薯總種植面積達28.2萬公頃,主要分布于廣東、海南、福建、云南、湖南、江西等省份,臺灣地區也有木薯栽培。
生活習性
生境狀況
作為熱帶作物,木薯喜高溫,適宜生長溫度為25℃~28℃。木薯對光照時長和光照強度較敏感,時間過短(低于8小時)不利于生長發育,過長(高于14小時)會影響塊根增重,導致減產。由于木薯耐干旱,因此對降雨量的適應性較強,最適宜的降水量是1000~2000毫米。隨著海拔梯度的變化,木薯的花(果)變異。木薯塊根淀粉與氫氰酸含量隨著海拔升高而增加,研究發現,海拔1400米木薯塊根品質基本能滿足生產需求,因此木薯栽培可以擴大到該海拔區域。
生長變化
作為多年生灌木,木薯能夠無限生長,其生長期由營養生長期、塊根貯藏糖類期,以及由低溫或長時間干旱缺水等惡劣氣候條件導致的休眠期交替進行。
發芽
根系形成,葉片發育
莖和葉發育形成冠層
種植后120~150天,葉片能夠截獲大部分穿透冠層的光。冠層達到最大,分配到葉和莖的干物質含量達到最大。貯藏根繼續膨大。在此期間木薯營養生長最旺盛。
光合產物貯藏期
這個時期內貯藏根的干物質積累速率最高。光合產物從葉到根的分配被加速,使貯藏根的膨大更快。與此同時葉片加速老化,落葉速率加快,并且莖木質化。
休眠期
隨著葉片生產速率逐漸下降,到后期幾乎所有葉片脫落,枝條營養生長結束。此時只有向根部的淀粉轉移還在保持,最大量干物質被分配到根。
繁殖方式
自然繁殖
木薯是雌雄同株異花植物,并且其花序主要以單性花形式存在。因此自然條件下的木薯可以通過異交進行有性繁殖,但木薯開花過程中雌花數量遠小于雄花,因此結實率較低。
人工栽培
木薯的栽培主要采用營養繁殖,即使用帶腋芽的莖作為繁殖材料。每年2月份前后需要先施肥于溝中,然后斜插種莖。為促進地上部分的生長,需要在5月份左右挖斷一半根塊,斷根后立即去掉植物頂部莖芽,通過去除頂端優勢為植株積累營養。待木薯的側生分支開始花芽分化后,需要保證肥料和水分的噴灑。此外,如果在栽培過程中常年連作木薯,一方面其部分根系分泌物會導致自毒作用,另一方面根際微生物的種類和數量會發生變化導致土壤肥力下降,最終影響木薯的產量。
機械化發展
木薯種植主要依靠人工勞作,但隨著木薯市場需求量的增加及勞動力資源之間的矛盾日益增大,人工種植木薯難以滿足規模化生產的要求,亟需研發木薯種植機械。
實時切種式木薯種植機是全球研究較多的種植機,巴西、尼日利亞及馬來西亞等國家先后研制了多種型號的實時切種式種植機,如巴西Planti Center公司生產的木薯種植機、泰國久保田有限公司設計的木薯種植機、中國農業機械化科學院設計的2BMU-2型木薯種植機。
中國廣東省水稻移栽機械裝備工程技術研究中心的陳林濤等人設計了一種整稈喂入式木薯精密播種機,可以實現起壟、開溝、施肥、切種、薯種豎直播種及覆土等功能。中國熱帶農業科學院農業機械研究所的李國杰等人設計了4UMZ-1400型后收集式木薯聯合收獲機,該機能夠完成木薯塊根的松土與挖掘、木薯收集裝箱以及自卸裝車等功能,能夠有效提高收獲效率。
病蟲害防治
細菌性萎焉病
木薯的細菌性萎焉病是危害木薯生產的嚴重病害之一,由菜豆黃單胞菌木薯萎蔫致病變種引起,主要侵染木薯葉片及莖稈。在被病菌侵染后,葉片出現水漬狀病斑,最終葉片枯萎脫落。莖稈上的病斑會逐漸變為黑褐色,附著其上的葉片逐漸凋零。木薯對細菌性萎焉病的抗病性與角質層厚度、侵染后誘導產生的木栓質含量等因素有關。藥劑篩選試驗表明乙蒜素、中生菌素等藥劑具有較好的防治作用,已在生產中應用。
二斑葉螨
二斑葉螨是危害木薯最嚴重的四大有害生物之一,主要集中在木薯種植后6~8個月嚴重爆發成災,防治二斑葉螨主要依賴于殺螨劑等化學藥劑,此時的木薯地已封行,藥劑防治很難。二斑葉螨的若蟲或成蟲會刺吸葉片,初期僅導致葉片的葉脈周圍出現失綠斑點,中后期時失綠斑點逐漸擴大導致葉片褪綠褐化。害蟲密度較大時,葉片布滿絲網,最終提前脫落。中國熱帶農業科學院環境與植物保護研究所的團隊對多個品種進行了抗螨性鑒定并篩選出了多個優質種質資源。
木瓜秀粉蚧
木瓜秀粉蚧是一種世界檢疫性害蟲,當其若蟲或雌成蟲侵染木薯后,會刺吸植物汁液,造成葉片變黃,卷曲甚至掉落,嚴重時可使整株植物死亡。木薯葉片中的酚類等次生代謝物質在木薯對木瓜秀粉的防御發揮重要作用,此外,螺螨酯懸浮劑和噠螨靈乳油等化學試劑對木瓜秀粉蚧毒性較高,有望應用于農業生產。
功用價值
食用價值
木薯是世界三大薯類作物之一,有著“淀粉之王”和“糧食銀行”的美譽,是全世界近十億人賴以生存的糧食,中國推廣的食用木薯品種主要為華南6068、華南102和南植199等。但新鮮木薯不耐儲存;并且除種子之外,木薯的所有器官都含有生氰糖苷,直接生食會引起中毒,因此木薯通常經過煮制、曬干或加工成副產品后食用。木薯含有糖類、蛋白質、維生素、礦物質等多種營養成分,適量食用可以補充人體所需的營養物質,也能起到飽腹的作用。同時,每100克木薯中含有礦物質中的鉀764毫克,而鉀對維持血壓穩定具有一定的作用,有高血壓患者可以適當食用木薯。
淀粉是木薯根的主要成分,干制木薯塊根中的淀粉含量大于70%,因此淀粉是木薯產業中重要的利用資源之一。在電子顯微鏡下觀察可發現,木薯淀粉顆粒表面較光滑,形狀多為不規則半球型或近球形,大小不一。
飼用價值
隨著玉米等傳統飼料價格持續上漲,木薯作為動物飼料展現出廣泛的應用前景,已有替代玉米用于家畜飼養的實際案例。木薯價格低廉,但存在抗營養因子含量高、蛋白質含量低等特點,作為飼料時需通過加工降低抗營養因子含量,并添加能量飼料補充蛋白質。此外,木薯莖葉可作為青貯飼料替代部分麩皮用于畜牧業;木薯植株經粉碎后,通過生物發酵技術可生產豬、牛、羊等牲畜食用的飼料,助力種養循環。
能源價值
由于木薯的根狀莖淀粉含量高,原料容易粉碎,并且糊化溫度低,易于蒸煮,所以木薯具有作為生產酒精(包括燃料乙醇和工業酒精)原料的應用價值。利用木薯作為制造能源的原料,有助于全世界緩解石油供應危機,減少開采石油等不可再生資源造成的污染。
育種方向
高營養成分品種
木薯是重要的糧食作物,但是其蛋白質含量相較于一般谷物偏低。提高木薯塊根類胡蘿卜素和蛋白質含量,提高其營養成分,已成為木薯選育種的重要目標。中國熱帶農業科學院已培育出富含β-胡蘿卜素的蛋黃木薯。
耐采后生理變質品種
與馬鈴薯等薯類作物相比,新鮮木薯不耐儲存,木薯的塊根的保質期較短,通常在采收后兩天左右發生變質,這種現象稱為木薯的“采后生理變質”。發生變質后木薯淀粉的透明度下降,影響了其質量和后續加工。據統計,由于采后生理變質引起的直接經濟損失每年可達2億美元。因此選育耐采后生理變質的木薯品種是全世界育種家們面臨的挑戰。已有研究發現,α-甘露糖苷酶參與木薯采后生理變質的過程,其活性與變質程度呈正相關。
低氫氰酸品種
除種子之外,木薯的所有器官都含有生氰糖苷。生糖,又名氰苷,是一種存在于高等植物體內的次生代謝產物。在植物遭受到蟲害等損傷后,生氰糖苷會轉化為醇,并在α-醇腈裂解酶的催化下進一步裂解產生氫氰酸,人體食用后會引起呼吸中樞麻痹,因此高生氰糖苷的木薯食用后會使人中毒。生氰糖苷含量(鮮重)<100毫克/千克的木薯品種為低氰品種,而生氰糖苷含量>100毫克/千克的品種則被稱為高氰品種。其中,含量最多的生氰糖苷是亞麻苦苷,其次是百脈根苷,兩者比例約為10:1。生氰糖苷總濃度取決于品種、環境條件、栽培技術以及植物的年齡。
參考資料 >
木薯.中國植物科學數據中心.2022-11-10
醫生提醒:木薯處理不當容易引起食物中毒.陽西縣人民政府.2025-08-14