小麦被认为是全球最重要的主食作物。世界上高达55%的人口依靠这种作物从而摄入人体所需的20%热量(1)。这种作物多种植于温带地区,是数百万小农户的一个重要收入来源。

小麦相关信息

小麦属于禾本科(Poaceae),是一种一年(或两年)生的C3植物。该作物主要用于生产谷物,但也可作为每年的饲料作物(干草和青贮)或用于铺设牧场。在这种情况下,收割工作一般在小麦蜡熟初期阶段或早于孕穗期进行。小麦植株生长形态像一束草,会产生一个高1.2米(4英尺)中央直立的茎,其茎上有许多分蘖(多达35个)。一些分蘖会进入繁殖阶段,并为最终小麦产量做出贡献,而另一些则不会。

为了在其他粮食作物中快速识别小麦(特别是在发育早期阶段),许多人通过检查短叶耳和叶鞘是否有毛。小麦的叶耳是有毛的,而叶鞘是没有的(2)。冬小麦植株往往比春小麦可以产生更多的叶子,但这两种小麦最后产生的叶子,称为“旗叶”,由于可以产生最高的光合效率,因此是最重要的。农民应该采取一切必要措施来保护旗叶的健康,这样才能更好的保护麦穗的发育以保证小麦产量。

小麦可以作为冬季或春季作物进行种植。冬小麦的栽培期长达6-8个月,而春小麦的栽培期可能会短一些。然而小麦也可以作为春冬中间种植作物栽培,为期3-4个月。无论哪种情况,从播种到收获,小麦植株都要经过一定的发育阶段(3)。

  1. 发芽-出苗-立苗
  2. 分蘖-茎伸长
  3. 孕穗期
  4. 麦穗发育
  5. 开花期
  6. 籽粒填充
  • 乳汁发育
  • 蜡熟发育
  1. 成熟期

每个生长阶段的持续时间取决于栽培品种、温度、日长和作物的播种日期的不同而不同。一般来说,当小麦作为冬季作物栽培时,分蘖和头部发育阶段比春季小麦的相应阶段持续时间长。要认识春小麦的不同发育阶段,可以参考明尼苏达大学的详细指南(9)。

小麦种植的历史及其对全球粮食系统的重要性

小麦属于小麦属(Triticum),其中有许多不同的品种。但最重要和最广泛种植的是普通小麦或面包小麦(Triticum aestivum),它和T. turgidum一起大约于公元前7500年在近东和中东的 “新月沃土 “地区被驯化(Bell, 1987)(4)。最初栽培的品种是二倍体的单粒小麦(Triticum monococcum)和四倍体的二粒小麦(Triticum dicoccum)。由于自然杂交和人为选择从而产生了硬质小麦、斯佩尔特小麦和普通小麦(六倍体,有六个染色体的副本)。随时间变化,小麦的种植逐渐扩展到巴尔干半岛、中欧和西欧。并由于作物的驯化以及农民、育种家和科学家选择特定的植物特征,从而改变了小麦植物的生理结构。导致如今的栽培品种的株高变短,而每株分蘖数也普遍减少。

今天,人类对该作物不断增长的需求扩大了其种植范围,从斯堪的纳维亚和俄罗斯的北纬67°到阿根廷的南纬45°(Feldman, 1995)。在接近7.61亿吨的全球小麦总产量中(FAOSTAT 5),普通小麦占95%;硬质小麦占4%(熟知的用于意大利面生产,Triticum turgidum);1%是二粒小麦(1)。最新数据显示,小麦产量最高的国家依次是:中国、印度、俄罗斯、美国和法国,而爱尔兰、荷兰和新西兰保持着每公顷产量最高的记录(6)。如今,全世界的科学家都在不断比拼“竞争”,以提高小麦作物的产量和抗性,满足到2050年为92亿人提供食物的全球需求,其具体目标是达到每年增加1.2%的粮食产量(7)。

小麦的用途和营养价值

全麦有着丰富的营养价值,并且含有可以提供能量和建立肌肉组织的麸质蛋白,并且凭借拥有较长的储存期,使其成为全世界生产面包的主要谷物。

大约1蒲式耳的小麦重27.2公斤(60磅),其中包含大约1,000,000个麦粒,可以生产19.05公斤(42磅)面粉或面食。

100克生全麦(麸皮、胚乳、胚芽)的营养价值(8)。

  • 340-360 kcal
  • 10.3 g蛋白质(麸质蛋白)
  • 1 g总脂肪
  • 73.6 g碳水化合物
  • 2.7 g膳食纤维
  • 15 mg钙
  • 1.2 mg铁
  • 22 mg镁
  • 108 mg磷
  • 107 mg钾
  • 2 mg钠
  • 0.7 mg锌
  • 0.1 mg硫胺素(B1),0.04mg核黄素(B2),1.3mg烟酸(B3),0.04 mg维生素B6
  • 26 DFE叶酸

为了消除脚气病和糙皮病等营养性疾病,面粉中还添加了一些B族维生素、硫胺素、铁、核黄素、烟酸,以及叶酸。然而在小麦的精炼过程中,由于胚芽需要被去除,从而导致的维生素和矿物质的损失,进一步加剧了消化和营养紊乱。基于科学研究发现,烘烤面粉的过程会降低人类对小麦麸质蛋白的消化率(Smith等人,2015)。最常见的人由于麸质蛋白消化不耐受而得的病症是乳糜泻,患有此病的人应避免食用含有大量麸质蛋白的产品。

根据所使用的小麦品种,它还可以根据不同的方式进行加工,并用于生产许多不同的食品或生活用品,如饼干、面条、面条、印度薄饼、小麦啤酒、化妆品和一些肉类替代产品等(Kumar等人,2011)。虽然麦粒是主要使用的植物部分,但小麦植物的秸秆也可以用作地膜、燃料生产的生物质、堆肥的一部分,以及用于铺设茅草等。

最后,为了成功种植小麦并获得高产优质的麦粒,农民需要投入一些时间,以便找到最合适的品种。还需要在播种前以最适当的方式准备土壤,并制定合理的灌溉、杂草管理和施肥管理计划。此外,在所有的生长阶段,农民需要采取更多相关控制措施,以确保植物的健康,并最后谨慎地储存收获的产品。在以下文章中将进一步介绍需要遵循的准则。

参考文献

  1. https://iiwbr.icar.gov.in/wp-content/uploads/2018/02/EB-52-Wheat-Cultivation-in-India-Pocket-Guide.pdf
  2. http://www.uwyo.edu/plantsciences/uwplant/forages/small-grains/wheat.html
  3. https://mccracken.ca.uky.edu/files/identifying_wheat_growth_stages_agr224.pdf
  4. https://www.fao.org/land-water/databases-and-software/crop-information/wheat/en/
  5. https://web.archive.org/web/20150906230329/http:/faostat.fao.org/site/567/DesktopDefault.aspx?PageID=567#ancor
  6. https://ourworldindata.org/crop-yields
  7. https://www.cimmyt.org/news/new-publications-the-importance-of-wheat-in-the-global-food-supply-to-a-growing-population/
  8. https://knowledge4policy.ec.europa.eu/health-promotion-knowledge-gateway/whole-grain-nutritional-value-whole-2_en
  9. Spring wheat growth and development guide (umn.edu)

Bell, G. D. H. (1987). The history of wheat cultivation. In Wheat breeding (pp. 31-49). Springer, Dordrecht.

Kumar, P., Yadava, R. K., Gollen, B., Kumar, S., Verma, R. K., & Yadav, S. (2011). Nutritional contents and medicinal properties of wheat: a review. Life Sciences and Medicine Research22(1), 1-10.

Smith, F., Pan, X., Bellido, V., Toole, G. A., Gates, F. K., Wickham, M. S., … & Mills, E. C. (2015). Digestibility of gluten proteins is reduced by baking and enhanced by starch digestion. Molecular nutrition & food research, 59(10), 2034-2043.

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