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曾为人类栽培利用过的植物约有2000种以上,但现在常见的大面积栽培的农作物仅200
余种。作物由于长期适应原产地自然环境的结果,在栽培过程中对温度、光能、水分等条
件有一定要求,由此而制约着作物在世界不同地区的分布。
从温度条件看,全世界4种不同的温度地带都各有与之相适应的作物种类。①寒温带。
有春小麦、春大麦、春燕麦、黑麦、粟、黍稷、马铃薯、豌豆、蚕豆、亚麻、甜菜等;②温
带。有冬小麦、冬大麦、粟、高粱、大豆、蚕豆、菜豆、油菜、向日葵、***等;③亚热带。
有水稻、玉米、高粱、甘薯、大豆、菜豆、油菜、花生、芝麻、油桐、桑、茶、棉、黄麻、
红麻、苎麻等;④热带。有水稻、甘薯、薯、花生、木海岛棉、咖啡、可可、橡胶树、油棕、
黄麻等。但这种适应性也不是绝对的。有些作物由于遗传基础的变异,经过天然或人为的选
择,也能改变其本性。如水稻、玉米、高粱本为喜温作物,通过多年在高纬度地区生长,可
以产生生育期短、耐寒力强的品种,能在北纬50°、南纬40°处栽培。甘薯、棉花、苎麻
的一些品种也可引种到北纬40°,薯木可引种到北纬25°。同时有些本来适于寒温带的作
物,如麦类,也可在低纬度地区利用冬季时节或在高海拔地区栽培。但作物适应性变化的范
围不能超过一定限度,否则将生长不良或不能成活。从作物生长发育对光周期的反应看,大
致可分为长日照作物和短日照作物两类。前者在生长期间的某个阶段每天所需光照时间较
长,一般须超过无光照时间才能完成生殖生长而形成花芽。若光照时间不足,生殖生长就会
减缓而推迟开花结实;反之则能促进生殖生长。这类作物多为适于北方生长的麦类、亚麻、
甜菜、马铃薯等。短日照作物生长过程中的某个阶段每天所需黑暗时间须超过有日照时间才
能形成花芽,黑暗时间延长可促进生殖生长;而光照时间延长只能促进营养生长。一些春播
秋熟作物如水稻、玉米、高粱、大豆、***等属于这一类。各种作物所要求的这种特定光照
条件,也为其适应和分布的范围规定了限度。其中有些作物由于长期异地栽培,也分化出一
些对光照不敏感的早熟品种。至于一些生育期短的作物如荞麦、绿豆、菜豆等,一般对光照
期反应迟钝,只要在温度许可范围内,在任何地区都能发育成熟,是属于光照中性作物。
不同的作物有不同的耐旱能力,一般可以用标志蒸腾力大小的蒸腾系数表示。蒸腾系数
小的作物,如粟、黍稷、高粱、玉米、大麦、黑麦、花生、向日葵等,一般比较耐旱;而蒸
腾系数大的作物如薏苡、燕麦、荞麦、大豆、蚕豆、豌豆、油菜、黄麻等则耐旱力较差。有
些作物如水稻不仅喜湿,其根系且可浸在水中而无碍生长。至于小麦、马铃薯、甘薯、甘蔗、
甜菜、芝麻、棉花等则属于“干湿中间类型作物”。
此外,作物对土壤酸碱程度的不同敏感性,也与其分布地区有关。大致高粱、苏丹草、
田菁、苜蓿、向日葵、甜菜等较能耐盐碱;而稻、燕麦、黑麦、荞麦、马铃薯、甘薯、茶等
则较能耐酸。大多数作物适宜于中性土壤。
生命周期作物有不同的生命周期。一般草本作物从春季播种萌发到秋季成熟收获,其
全生命周期在一个年度内完成的,称为“一年生作物”。有些作物如冬小麦、冬大麦等秋季
播种后须经过低温的冬季到第2年夏季成熟的,称为“越冬一年生作物”或“越年生作物”。
有些作物如甜菜、菠菜、白菜、萝卜等,第1年播种后当年完成营养体生长,必须经过一个
冬季到第2年才开花结实的,为“二年生作物”。还有如苎麻、苜蓿、甘蔗、除虫菊、菠萝
等的生命周期延续3年以上,每年除收获地上部分外,其地下部的根芽或根状茎可连续生长
并可用以进行营养体繁殖的,为“多年生作物”,多生长在亚热带或热带。有的作物如棉花、
蓖麻,在温带为一年生,在热带则可成为宿根性多年生作物。至于茶、桑、果树等木本植物,
则都属多年生作物。
繁殖分有性繁殖与无性繁殖两种类型:①有性繁殖。指作物开花结子,利用种子传代。
其中,有的作物可自花传粉,即雌雄蕊在同一朵花内,自交结实,其异交率在1~5%左右
的称自交作物,若达到10~15%的则为常异交作物。有的为异花传粉。雌雄花异株或虽同
株但雌雄蕊不在同一花内;也有雌雄蕊虽在同一花内,但由于形态上、时间上和生理上的限
制,自花传粉困难,须通过风媒、虫媒,这类作物属于异交作物。②无性繁殖。利用营养器官
进行繁殖。块根、块茎、根茎、球茎、鳞茎、地上茎等均为无性繁殖体。繁殖方式有扦插、
压条、分株、嫁接等。
分类作物有不同的分类方,法按用途兼顾植物学的分类为法农业上所****用。大田作物
按用途常可区别为食用、工业原料用和饲用3大类;各类再分为若干亚类。但由于同一种
作物常有多种用途,一般只按其主要用途来划分。
谷类作物也称粮食作物。以收获成熟果实为目的,经去壳、碾磨等加工程序而成为人
类基本食粮的一类作物。极大多数属禾本科,如稻、麦类、玉米、高粱、粟类、薏苡等。但
蓼科的荞麦、藜科的藜谷(Chenopodiumquinoa)以及苋科的苋谷(Amaranthuscaudatus)等,因其
用途与禾本科粮食作物相似,通常也归入谷类作物,或名为假谷类。谷类作物的子实一般含淀
粉70%以上、蛋白质10%左右,并有适量的脂肪和维生素,为食物中热量的主要来源,且
因易于种植、运输和贮存,是历史上最早驯化、当前栽培面积最大的作物。1982~1984年
全世界谷类作物的栽培面积达7亿公顷以上,占耕地总面积的52%。谷类作物除主要用作粮
食外,子粒及碾制时筛选出的糠麸,可做精饲料;秸秆经过粉碎,可做粗饲料,鲜茎叶则可
作青饲或青贮。子实还可用以酿酒,大麦芽可制饴糖。有些子实胚部富含脂肪,利用分离出
的玉米胚和稻米糠麸,均可提炼优质食用油。稻、麦、玉米等的茎叶还可用以编制各种日用
品和工艺品。
豆类作物属豆科。以收获成熟子粒为目的的一类作物。主要有大豆、花生、蚕豆、豌
豆、菜豆、鹰咀豆、绿豆、饭豆、滨豆等。中国为栽培豆类最丰富的国家之一。豆类成熟子
粒中的蛋白质含量高于其他作物,如大豆可达40%,其他豆类也均在20~30%左右,为禾
谷类子粒蛋白质含量的2~4倍。豆类蛋白质包含8种动物必需的氨基酸,在禾谷类种子中
含量很少的赖氨酸、精氨酸、缬氨酸和异亮氨酸,在豆类中都较丰富,可直接食用或用以加工
成各种豆制品。大豆、花生等的子实富含脂肪,是人类所需植物脂肪的重要来源。豆类的茎
叶不论作干饲料或青饲料,都具有很高的营养价值。大豆、花生榨油以后产生的豆饼或粗粉,
除可作为精饲料外,还可精制成浓缩蛋白。此外,由于与豆类作物共生的根瘤菌能固定空气
中的游离氮,同时豆类的圆锥根吸收土壤深层养料和水分的能力优于谷类作物,种植豆类作
物或用以同禾谷类作物轮作、间作,还有充分利用和培养土壤肥力的作用。
薯类作物以收获富含淀粉和其他多糖类物质的膨大块根、球茎或块茎为目的的一类作
物。有旋花科的甘薯,茄科的马铃薯,大戟科的木薯,薯芋科的薯芋、山药、大薯,天南星
科的芋、紫芋、菊科的菊芋、豆的豆薯,美人蕉科的蕉藕等。这类作物的地下根茎膨大,由
薄壁细胞所组成,以贮存淀粉为主,包括2%左右的蛋白质和一些维生素。除豆薯用种子繁殖
外,其余均用根、茎繁殖。对逆境和病虫害抵抗能力强,易于栽培,产量高。因钾能促进淀
粉的合成和积累,施肥时重视钾在三要素中的配合常有利于产增。薯类除供食用和饲用外,
工业上是制淀粉、葡萄糖、糊精、合成橡胶和酒精的原料。茎叶和加工后的粉渣则是富含养
分的饲料。鲜薯块一般含水分达80%左右,运输和贮藏受到一定限制,因此收获后需及时
切片晒干,以便贮存。纤维作物以收获纤维为主要目的的一类作物。可按形成纤维的组织、
器官分为:①种子纤维。如锦葵科的棉花,其纤维系由胚珠的表皮细胞延伸而成,是最主要
的纺织原料。②韧皮纤维。如各种麻类的纤维,系由茎部的韧皮层形成。其中荨麻科的苎麻、
亚麻科的亚麻和夹竹桃科的罗布麻等的纤维长而整齐,柔软,含木质素少,可用以纺织
优良麻织品;***科的***、田麻科的黄麻、锦葵科的苘麻、红麻和豆科的柽麻等因纺性较
差,多用以制作粗麻布、麻袋、地毯、麻绳等。③叶纤维。多为热带单子叶植物,如龙舌兰
科的剑麻、番麻,芭蕉科的蕉麻,凤梨科的凤梨等。其叶鞘或叶部的维管束纤维粗硬,不能
供纺织用,但拉力强、耐湿、耐盐、耐磨,可用以编制各种粗绳索,在航海、采矿、铁路运
输上用途很广。棕榈科的棕榈则可做垫、刷与□衣等。其他如莎草科的茳芏、碱草、□草、
灯心草科的灯心草,禾本科的芦苇、芨芨草等,其叶纤维也可供编织等用。以上各种纤维还均
可用作造纸原料。④木纤维。主要来自木本作物,常用以制造优质纸张。
油料作物以收获含油器官榨油为目的的一类作物。除豆类作物中子实富含油脂的花生、
大豆等兼为重要的油料作物外,还包括十字花科的油菜、芥菜、油萝卜,胡麻科的芝麻,菊科的
向日葵、红花,亚麻科的胡麻,唇形科的紫苏、白苏,大戟科的蓖麻等。锦葵科的棉花,其子仁
也含有很丰富的油脂和蛋白质。木本植物如油茶、胡桃、油橄榄、油棕、油桐和乌桕等,有
时也列为油料作物。各种作物种子的含油量不同,如大豆含量为20%左右,油菜、向日葵、
胡麻、油茶、红花等为40%左右,芝麻、花生、蓖麻、油桐、乌桕等为50%左右,椰子、油
棕种子的含油量则可高达60%。种子经过提取油脂后的饼渣,尚含蛋白质和其他营养物质。
除油菜子饼中含有硫化葡萄糖苷、蓖麻子饼中含有蓖麻碱和蓖麻白朊等有毒成分不能直接饲
喂牲畜外,大多可用作优质饲料。
糖料作物以收获植物体的含糖部位供工业上制糖用的作物。糖分在植株上存贮的部位
因作物而异,如甘蔗、芦粟、糖槭在茎部,甜菜在根部,糖棕在花部,其成分主要是蔗糖、
葡萄糖和果糖。世界栽植最普遍的工业制糖原料,在低纬度地区为甘蔗,在高纬度地区为甜
菜,含糖量均在15~20%左右。制糖的副产品糖蜜和残渣,可作酒精或其他化工产品的原
料。蔷薇科的悬钩子和菊科的甜菊,叶部含高甜度物质糖苷──双苷配糖体,其甜度为蔗糖
的300倍,可作甜味剂和糖尿病患者的辅助药剂。
饮料作物收获物中含有一定量的咖啡因,用作饮料时对人体有兴奋作用的一类作物。
茶的嫩叶可制成茶叶,咖啡、可可的子实经加工后可制成饮用品。梧桐科的可乐果,种子中
咖啡因含量达2%,为很强的兴奋剂,系制造可口可乐汽水的原料。此外有***科的蛇麻,俗
名啤酒花,可做制啤酒时的添加物,本身不含咖啡因,但其花序所含蛇麻香脂腺分泌的挥发油、
苦味素、树脂和单宁,能使啤酒具有芳香而略带苦味,故也可归入此类。
调料作物能产生芳香或具辛辣味的挥发性物质的一类作物。多用作食品的辅料,以促
进人的食欲。主要的有□荷科的姜,百合科的葱、蒜,茄科的辣椒,十字花科的芥菜种子,
伞形科的茴香等。木本植物如芸香科的花椒,胡椒科的胡椒、樟科的,八角科的八角,桃
金娘科的多香果等也有此用途。
染料作物在合成染料未普遍应用前,染料的来源主要取自植物。中国的传统染料,蓝
色的主要原料为蓼科的蓼蓝叶,豆科的槐蓝叶;紫色主要为紫草科的紫草根;红色主要为菊科
的红花花冠和茜草科的茜草根等。在欧洲则常用十字花科的菘蓝叶染蓝色,用木蓝草科的木
蓝草叶染深黄色,用千屈菜科的散沫花枝叶染橙色,用郁金块茎染橙红色等。
橡胶作物此类作物含有白色液体乳胶,名橡浆。其成分为水、碳氢化合物、树脂、油
脂、蛋白质、糖和生橡胶,凝固后成为弹性、韧性很强的橡胶。橡浆对植物本身的作用尚不
太明了,可能有愈伤作用,但对人类却有很大价值,是重要的工业原料。已经广为栽培的木
本橡胶作物主要有大戟科的橡胶树,桑科的巴拿马橡胶树和印度橡胶树。草本有菊科的橡胶
草和橡胶菊等。在美洲热带还有一种糖胶树,所产生的糖橡胶可制口糖。香
药用作物是含有各种生物碱和苷类等有机化合物,可用以治疗各种人、畜疾病的栽培
植物。
饲料与绿肥作物人工栽培以喂养畜禽的称饲料作物。栽培后在生长繁茂时期翻入或割
沤,用以增加土壤肥力的为绿肥作物。
芳香作物具有烃类的萜和氧化、硫化油成分,挥发到空气中呈芳香气味的作物,可用
以制造化妆品、食品或熏制茶叶。