粮食的足迹

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千百年来，人类通过农业生产活动选择培育出千姿百态的农作物。借助植物自身的繁衍，以及人类的引种驯化和资源交流，农作物传播到世界各地。随着现代农业科学技术的发展，特别是杂交优势理论的应用和生物技术的快速发展，越来越多的高产优质作物新品种被培育出来，使农作物的产量和品质都大幅度地增长和提高，保证了人们丰衣足食的生活。

农业是人类发明的一项最古老的产业。我们农田里种植的千姿百态的农作物，在远古时代是没有的，它们的祖先源起于野生植物，在人类长期选择和驯化下，进化成为今天人类赖以生存的农作物。有据可查的农业历史大约有1万年。

远古时代，人类采集活动主要由妇女和儿童进行，最初只是在居住地附近的树林中采摘野果，从草丛中搜寻草籽，从地下挖掘可以食用的块根和块茎。她们在采集的同时随时吃掉其中的一部分，也要保留下来一部分，这样就会有选择地采集那些滋味鲜美、同时又耐贮藏的种子和果实。

考古学家编绘了一幅原始人狩猎、采集的图景：晨曦初放，曙色朦胧，氏族居住地欢闹起来，喊声、叫声、呼声、笑声。男人披挂，牵犬系鹰，向茫茫的旷野进发，不时地包围惊起的野兽，投石掷枪，呐喊着捕捉猎物。女人则携儿负女，提篮背筐，走向山林,采集草籽，摘取野果，挖掘块根，嘻笑声，欢闹声，此起彼伏。夕阳西下，夜幕降临，在耀眼的金色晚霞中，旷野里燃起了堆堆篝火，支架上烘烤着猎取的兽肉，火堆里埋炙着掘来的植物根茎，空气中弥漫着令人垂涎的醇香。人群中洋溢着丰收的喜悦，男女老少歌唱、跳跃、嬉戏，享受着白天辛勤劳作的成果，直至疲倦伴送他们进入深沉的梦乡。

达尔文在其著作《动物和植物在家养下的变异》中对古代人的采集活动有这样的描述：“在原始未开化状态下生存的人们，曾经被食物的严重匮乏所迫，不得不尝试几种可以嚼碎和咽下去的东西。我们在植物食用方面的知识，大概要归功于这些人。”中国古代传说中也有“神农尝百草之实，察酸苦之味，日遇七十二毒”（《淮南子》）。可以想象，人类的祖先在漫长的、为生存而进行的采集种子和果实的活动中，分辨出来哪些植物是可食的，哪些植物是有毒的，以及它们的不同滋味和食性，并把这种知识和各类植物种子一代代传给后人。

原始人的采集活动进行了很长时间。采集是获取食物的一种手段，而选择则带有目的性，由此导致具有一定方向性的思维活动。人类在长期采集活动中，有意无意地观察到植物生长发育过程中的各种自然现象。比如，散落在土壤里的种子或果实，会在适宜的条件下生根、发芽、抽穗、开花、结实，在肥沃的土地上植物生长茁壮等等。经过无数次的观察，人们开始了有意识地采集种子，第二年播种下去，逐渐积累了植物栽培的技术和经验，这就开创了原始农业的萌芽。

在我国漫长的原始农业中，谷子（或称粟谷，去皮称小米）在古人生活中居于首要地位。考古学家根据在山西省夏县古代遗存中发现的原始谷粒化石，推断谷子的祖先在那里生长至少有5万多年。在西安半坡村仰韶文化遗址里，发现了窖式谷仓以及陶罐里盛满的谷粒，鉴定距今6000年。在2000多年前的著名农书《汜胜之书》里，谷子被列为五谷之首。

水稻的祖先是一种野禾，也称野生稻。考古学家在江西省万年县仙人洞发掘出完整的水稻植株化石，鉴定距今1.4万年；在浙江省河姆渡新石器时代遗址发掘出栽培稻的谷粒、谷壳、茎秆和稻叶，鉴定距今7000年，表明远古人已采集并驯化了野生稻，它比“神农教民播种五谷”的传说时代还要早2000年。

小麦在距今5000多年前已经在非洲尼罗河三角洲、西亚美索不达米亚和欧洲一些地区种植，瑞士“湖滨居地”新石器时代遗址发现了小麦的麦穗。在4700年前的埃及古墓的壁画上，描绘了农民收获小麦的图景。公元前6世纪我国著名诗歌集《诗经》里，有“爰采麦矣”、“禾麻菽麦”、“贻我来牟”诗句。据《广雅》注释：小麦，来也；大麦，牟也。近代在我国新疆维吾尔自治区若羌县古墓里，发现在地下沉睡了5000多年的小麦籽粒，定名为戈壁麦。表明那时在我国黄河流域和西北地区都已经种植小麦了。

美洲是玉米的故乡。墨西哥建造“拉丁美洲之塔”进行挖掘时,在地下70米深处发现了野生玉米的花粉粒化石，研究表明玉米的祖先在那里生长至少有8万年。考古学家在墨西哥、秘鲁和智利的古代坟墓和废墟里，发现了很多玉米植株和果穗的遗迹。玉米果穗和籽粒塑造在生活用陶器上，编织在纺织品上，表明玉米被作为栽培作物至少已有5000多年的历史。“秘鲁”这个词在印第安人语言里的意思就是“玉米之仓”。墨西哥传说中的特拉洛克神就是印第安阿兹特克族崇敬的玉米神，广义上说，也被认为是肥沃之神、雨水之神、丰收之神。

进化论创始人达尔文指出，世界上一切生物都不是上帝的创造物，而是少数几种生物的后代。现今人类种植的千姿百态、品类多样的农作物品种，都是古代人在采集活动中选择并积累了生物对人类有益的变异，换句话说，它们都是人工选择的产物。达尔文还说：“一切生物在改变了的生活环境影响下，它们的形态和结构都会出现微小的变异—个体差异。”这些变异有些是对人类有益的，人们把那些有益变异个体的种子挑选出来，在生物世代的遗传作用下，变异传递给了后代。在后代中又发生新的变异，人们对变异朝着一定方向进行选择。这样，经过许多世代的定向选择,有益变异得到保存和累积，成为具有显著特性的新品种。

人工选择是怎样进行的呢？它包括保存和淘汰两个方面。就是说把不符合人类需要的个体排除掉，把符合人类需要的个体选出来。经过若干世代在一定方向上连续选择，有益的变异通过累积就会加强，有益变异的个体就会越来越多，这样就产生了新的类型和品种。和野生原始祖先相比，农作物的性状发生了许多极其显著的变化。

首先是满足人类生存的需要。农业上所说的丰产性状，就是可供食用部位的增大和增多。例如要求谷类作物结出大而多的穗子和籽粒；薯类作物有发达的块根或块茎，含有一定量对人类有益的化学物质，比如谷类作物的淀粉、蛋白质和氨基酸的含量。人类按其所需对植物进行连续不断地选择，使植物发生定向变异，那些对人类有益的性状保留下来，从而创造出丰富多样的农作物新品种。

第二是适应栽培环境条件的变化。经过长期的选择和在不同生态环境种植之后，农作物产生了对各种不良环境的抵御能力（抗逆性），如农业上常说的抵抗旱、涝、高温、冷害和病虫的能力，只有抗逆性强的作物才能传宗接代。

第三是适应农业技术的要求。农业生产季节性强，人类栽培活动收获的是植物群体。因此，要求农田中农作物群体的生根、开花、结果的时间一致,生长发育和收获的时间一致，成熟时种子或果实不散落，但又便于脱粒和贮藏。种子的休眠期短，这样有利于迅速扩大再生产和繁衍后代。

在人工选择作用下，植物彻底改变了它原来的模样，把它们和原始的野生祖先相比，已经面目全非，留下了大量人工选择的印记。以玉米为例：野生玉米原来是一种野草，名叫大刍草，雌雄同花，花器官着生在植株茎梢顶端，经过几千年的选择驯化，发展成为雌雄异花，植株顶端着生散粉的雄穗，植株中部结出硕大的果穗。野生玉米果穗的穗轴长度只有2.4厘米，人类种植后在不太长的时间里，穗轴长度就增加到5.5厘米；到16世纪初期，玉米的穗轴长度已经增加到13厘米了。就是说，在大约6000多年的时间里，人类把那些细微的、几乎用肉眼所觉察不到的、有利于人类的变异逐渐选择和积累下来，使玉米的穗轴长度增长了4.4倍。把今天栽培的高大挺拔的玉米和纤细瘦小的野生玉米相比；把金黄硕大的玉米种子和干瘪的野生玉米籽粒相比，不能不惊叹大自然的驯化和人工选择的威力。

农作物的选择驯化是一个漫长的过程，并不是古代人驯化的每一种植物都会被保留下来。因为在实践中常常会有一些新的、食味更好的植物被发现，而味道差的植物则会逐渐被淘汰。所以，很难确切地指出哪一种作物是最早驯化的。但通常认为，最早驯化的植物可能是那些在同一个生长季之内种植并收获种子或果实的，例如谷类、豆类和薯类，因为结实多，食味好，成熟集中，营养丰富，在采集季节可以立即食用且又便于贮藏。薯类的块根或块茎则深埋地下，随时可以挖掘并缓解饥馑。直至今天，谷类、豆类和薯类作物不仅供给全世界人类粮食的半数，而且还有相当部分供作发展畜牧业生产的重要饲料。

被驯化的农作物作为人类的生活资料和生产资料，必然受到人们的珍视和爱护，并且随着人类的友好交往和迁徙活动而在全世界传播。但在交通不便和信息闭塞的古代，它们辗转传播所花去的时间之漫长和经历之艰辛,说来令人难以置信。有时，因为自然条件不适宜某种作物的生长，传播的道路中断了；有时，又因为遇到了适宜的生长因素，它可能又顺流直下，迅速发展繁衍起来。

农作物在世界范围内的广泛传播大体上借助以下几种媒介。

一是各国人民的友好交流和商业往来。我国的谷子和它的栽培技术在很早的时候西传俄国、印度、巴基斯坦、奥地利以至整个欧洲；东传朝鲜和日本以至全世界。在距今7000多年前的瑞士“湖滨居地”遗存中，发现了谷壳遗迹。今天印度管谷子叫“棍谷”，苏联叫“粟籽”，朝鲜叫“粟克”，基本上都保留着我国“谷”和“粟"的原音。大约在公元前1100年的周代，中国的稻谷通过“封箕子于朝鲜”和“越裳氏重泽来朝”的关系，开始北传朝鲜，南传越南；也就是在这个时侯，我国稻作技术传入菲律宾和印度尼西亚。大约在2000年前的汉代，中国的粳稻东传日本。公元5世纪，水稻经伊朗传入巴比伦，然后经非洲传到欧洲，新大陆发现以后再由非洲传入美洲以至全世界。汉代张骞出使西域，营造了一座沟通欧亚大陆的商业桥梁，商业往来日益频繁，每年都有几十批骆驼队往返于“丝绸之路”，陆续引进了各类作物，也把原产于中国的农作物传播到世界各地，使世界人民分享到了中国人劳动和智慧的结晶。

二是殖民掠夺和饥荒蔓延。美洲大陆物产丰富，遍地宝藏，继哥伦布之后接踵而来的殖民者从印第安人那里掠夺了大量的珠宝黄金，但也随之把起源于美洲的农作物，如玉米、马铃薯等引种到欧洲以及世界很多地方。15世纪末期，玉米从美洲引进西班牙、葡萄牙，当时仅只供作贵族阶层的庭院观赏植物。由于连年的饥荒和玉米良好的食用价值，迅速传遍整个欧洲，到16世纪中期以后，玉米就在全世界传播开来，并且迅速成为人类的主要粮食作物之一。

三是引种驯化与资源交流。苏联科学家瓦维洛夫提出“气候条件相似”引种理论，即在选择引种作物或品种时，必须认真考虑引种作物原产地的气候条件，并尽可能地从与本国或本地气候条件相似的地区选择引种对象。农作物引种驯化有3个途径，即：利用作物种子原有的适应性，采用特殊的栽培技术以及改变作物种子的适应能力，扩大农作物种质的多样性和适种地区。农业生产实践中最容易引种驯化的是一年生或二年生的栽培植物，例如成为现代重要粮食作物的玉米、马铃薯等，只要能创造满足它们生长的适宜气候条件，引种到异地后很容易驯化成功。所以此类作物适应性很广，培育的新品种很快可以引种到世界各地。很有意思的是，有些农作物在原产地未能迅速发展，而是在引进新的地区却后来居上。

19世纪以来，现代生物科学理论，特别是遗传学理论的产生与发展，使人类进入了一个能够控制植物生长发育和创造新物种的时代。杂交优势理论和技术在农业上的应用，培育出了大量高产优质的农作物新品种，并显示出更高的潜在生产力。

最早成功地应用杂交优势理论的农作物是玉米、水稻和小麦，稍后应用于经济作物、果蔬作物等。杂交优势应用在世界农业生产上掀起了一场波澜壮阔的“绿色革命”。

例如杂交玉米的培育。玉米是人类栽培最古老的作物之一，尽管几百年来玉米产量有所增长，但犹如一头筋疲力尽、步履蹒跚的老牛，直至20世纪初期，每亩产量仍停留在100公斤上下。世界上许多科学家致力于通过杂交优势提高玉米产量的研究，有两位美国科学家沙尔和伊斯特在研究这个问题的交叉点上相遇了。1908年1月，在美国全国遗传育种学术会议上两人宣讲了各自独立完成、但结果几乎完全相同的玉米杂交试验报告：把两个玉米品种的种子种下去，经过几年的连续自交，获得了生长瘦弱、籽粒瘪小的自交系种子；再将两个来源不同的自交系种子种下去彼此杂交，把产生的杂交种子再种下去,产生了极为强大的、几乎是爆发式的生长优势，玉米产量提高了30%以上。怎样将这种方法运用到玉米生产上呢？又经过10年的探索，一位青年科学家琼斯研究出了配制玉米杂交种的方法：即用4个玉米品种培育出4个自交系，用两对自交系杂交培育出两个单杂交种，再将两个单杂交种分别杂交配制成双杂交种。不管是从母本植株或父本植株上都可以收获大量的种子，从父本上收获的单杂交种子可供食用或饲用，而从母本上收获的单杂交种的种子，就可供作大田播种之用。这样，玉米杂交种得以迅速地推广应用。1940年美国3亿亩玉米平均亩产仅120公斤；1950年，普及推广杂交种之后，玉米亩产增加到225公斤；到2000年，玉米亩产超过了600公斤，玉米高产纪录达到每亩1548公斤。

再如杂交稻的发明。水稻是全世界最重要的粮食作物之一，它的总产量约占谷物总产量的1/3。怎样利用它的杂交优势以提高产量早为世界科学家所关注。但水稻是自花授粉作物，花朵极小，开花的时间又短，而且每朵花自交后只结一粒种子，要想通过人工杂交获取大量供作生产之用的种子比较困难。科学家设想，最有效的途径就是采用“三系法”：即雌蕊正常、花粉败育、自交不能结实的雄性不育系，使雄性不育特性世代保持下去的保持系，使雄性不育系通过杂交可育、产生出具有较强杂交优势的子一代恢复系。在杂交水稻繁殖田里，用不育系与保持系杂交，可以连年繁殖出雄性不育系种子供制种用；在制种田里，用不育系与恢复系交配，即可制出大量供生产用的子一代杂交种；而在繁殖、制种过程中，从自交结实的父本可以分别获得保持系和恢复系的种子。但何处寻觅水稻不育系呢？20世纪60年代，中国科学家袁隆平及其助手冯克珊、李必湖，历尽艰辛在海南岛茫茫的野生稻群落中寻找到一株花粉败育植株，实乃荒漠觅针，大海捞珠。他们给这株稻秧取名“野败”。用野败做母本，与许多稻种杂交并连续进行回交，获得了不育系相应的保持系和恢复系，这样就完成了杂交水稻的“三系”配套。杂交稻的选育成功，突破了自花授粉作物利用杂交优势的难关，为提高水稻产量开辟了新途径。

还有矮秆小麦的推广。20世纪50年代以来，全世界小麦产量平均每年以3.5%的速度增长，其主要原因之一就是越来越多的麦田种植了高产优质的矮秆小麦。这种小麦植株矮健，冠层致密，通风透光好，特别表现出良好的抗倒伏、抗病害性能，增产效果显著。美国科学家诺尔曼·勃劳格在小麦杂交矮化育种工作中作出重大贡献。勃劳格1944年在墨西哥致力于小麦抗病育种研究工作，帮助那里的贫苦农民发展农业生产。他辛勤地花去了13年的时间，培育出抗病虫、耐肥水、抗倒伏的矮秆小麦，先后推广到亚洲、非洲、拉丁美洲等许多国家，使小麦产量大幅度增长，很多国家的人民由此摆脱饥饿实现丰衣足食。世人把矮秆小麦的培育、传播和获取高产称之为20世纪的“绿色革命”，勃劳格被誉为“绿色革命之父”，并因此荣获诺贝尔和平奖。

继玉米、水稻、小麦等主要谷物之后，科学家还成功地把杂交优势理论应用于其他农作物。后来又采用了远缘杂交、单倍体、多倍体、辐射育种以及遗传工程等新技术，培育出琳琅满目、品类繁多的农作物高产优质新品种。现今农业生产上应用的大部分农作物新品种都是通过杂交培育出来的。

现今，全世界栽培植物有2300多种，其中可供食用的有900多种，经济作物有1000多种，饲用作物有400多种，千姿百态，绚丽多彩，使人们不由地感慨大自然蕴含的巨大潜力，惊叹人工选择创造的巨大威力，赞叹现代科学技术培育的高产新品种，努力为人类创造一个丰衣足食的世界。

考古发掘出的新石器时代水稻炭化籽粒（上图）和玉米穗轴进化对比（下图）。野生玉米果穗的穗轴长度只有2.4厘米，到16世纪初期，玉米的穗轴长度已经增加到13厘米了。也就是说，在大约6000多年的时间里，人类把那些细微的、几乎用肉眼所觉察不到的、有利于人类的变异逐渐选择和积累下来，使玉米的穗轴增长了4.4倍。

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