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【谷子是什么】植物学家的锅 | 从五谷开始,看中国主食如何演变

中国人为什么这么执着于五谷粮食生产?

中国的粮食几千年来发生了什么变化?

在本系列中,植物学家史君将带你参观中国股票的前世今生,而在这些变化的背后,几乎不会有影响我们餐桌的因素。(大卫亚设)。


文/史军

图/张洋


中国有句老话叫“四体不勤,五谷不分”,指人们脱离实际农业生产,已经无法辨识田地中的农作物。这在以农业为中心的古代中国是无法想象的知识空缺。即便是高中状元的举子们,也要熟悉这些基本的农业常识,否则根本无法应对科举考试中那些关于治国的考题。


随着社会的发展,今天很多人已经与土地和农业生产脱离直接联系。五谷似乎变成了一个象征性的农业词汇。毫无疑问,中国人对于粮食的敬重从来都没有改变,节约粮食也一直是中华民族的优良传统,对稻粒、麦穗的天然亲切感早已浸润在我们的骨子里。


原来小米的祖先是狗尾草


在中国历史上,五谷的概念有过多次变动,但是小米的地位从未改变。今天,我们很难体会小米的重要性,因为这种粮食显然没有小麦和水稻那么重要,就连玉米的出场频率也要比它高。那么,蜷缩在杂粮堆里面的小米,与中国的发展究竟有什么联系?这种联系又如何影响中国文化呢?


人类是极少数会种植农作物的生物。在人类出现之前,所有植物都处于野蛮生长的杂草状态,小麦、水稻、大豆都是如此。虽然今天我们已经很少能见到这些粮食作物的野生祖先,但小米的祖先狗尾草却依然存在。



不过,这农田不是谁想进就能进的。一种植物要成为粮食作物,必须具有三大技能:种子多(产量大),命要硬(容易种植),好收获。前两点很容易理解,种子多又容易种植的植物,谁不爱呢?第三点容易被忽略,其实非常重要。狗尾草恰恰就就满足这三点,于是,我们的祖先从7000多年前就开始栽培狗尾草的后代了,并且给了它们新的名字——粟。


很长时间以来,我国北方人民就是以小米为生。今天,人们熟悉的是小米粥和小米煎饼,但是在唐朝之前,北方居民吃的可是小米饭。小米饭的口感显然不如大米饭,所以在水稻种植兴起之后,吃小米饭的人家就越来越少了。


不管是小米还是大米,我们吃的部位都是它们的胚乳。胚乳里的主要营养就是淀粉。淀粉分两种,有让米粒干爽的直链淀粉,也有让米粒又黏又糯的支链淀粉。这两种淀粉的多少决定了米粒是什么口感的。


有时人们会说,这小米的油性真大,熬出来的粥都是黏糊糊的。其实那并不是油多,而是支链淀粉更多。这样的小米就是糯性小米,就跟大米中的糯米一样。


除了让我们的嘴巴糊上一层“米油”,糯性小米还有一个特殊的用途——修城墙。对,没错,就是修城墙。在古代,人们没有水泥混凝土,但是仍然能修建坚固异常的城墙,很多时候靠的就是小米粥。把熬好的小米粥同沙子石灰混合在一起,就变成了特殊的砂浆。这种砂浆是非常好的粘合剂,能够把巨大的城砖黏合在一起,并且能经受炮火的轰击,堪称古代的水泥。


当大家再看到巨大古城墙的时候,不妨去探索一下,也许还能闻到几千年前的小米粥的气味。


大黄米:退出江湖的社稷之粮


相对于小米,大黄米的出场机会就要少多了。不过,晋陕地区的年糕可少不了大黄米,过去又称之为黍稷。如今,黍稷已经很少出现在我们的餐桌上,因为它们的口味并不如后来居上的水稻和小麦,甚至也不如更亲近的兄弟小米。我们大概只有在年节的时候,或者去西北农家才能尝到黍稷的滋味。


传说中国最早的农业专家、周朝始祖后稷,就是精于栽种黍稷的人,并乐于向其他人传授种植技巧。正是这种农作物的发展,为中华文明的发展提供了粮食基础。中国人种黍稷的时间至少已经有4000多年了。从战国起,人们把国家称为“社稷”,“社”指土神,“稷”指谷神,足见黍稷对于国家的重要性。


黄米凉糕,图/郭杰


虽然名字叫大黄米,但是它们跟小黄米并没有关系。黍稷有点像高粱和水稻的结合体,个头和穗子的大小介于两者之间。黍稷的穗子既像高粱那样散开,又像水稻那样低垂。至于味道,黍稷籽粒也有糯性和非糯性之分:糯性的叫黍,蒸熟后像糯米一样,而稷则是非糯性的,蒸熟了有点像平常吃的大米饭。


成语“黄粱一梦”中的黄粱就是黍子。从中可以看出,唐朝时黍稷仍然是中国人的主食。不过,与大米和面粉相比,黍稷都比较粗,所以今天我们吃得越来越少。不过黍稷仍然活跃在一些寒冷干旱的地区,因为他们比水稻小麦更皮实,耐旱、耐盐碱。随着加工技术和改良技术的发展,黍稷也许还有出头的一天。


除了当主食,黍稷还可以酿酒。商代的仪狄就是酿酒高手,但他并没有因此飞黄腾达,反而被大禹疏远治罪。先不说酗酒误事,更麻烦的是,酿酒消耗了大量的粮食。毕竟在那个年代,农业生产还很落后,粮食都还不富余。仪狄只能说是生不逢时。


不过,今天酿酒不仅关系到娱乐,还和能源息息相关。地球上的石油和煤炭迟早都有用完的一天,到那时我们就需要使用更多能够现产现用的能源,从植物来的酒精就是一个重要选项。


其实造酒精并不难,只要有淀粉和酿酒酵母,在适当条件下就能加工酒精。难点在于,我们从哪得到足够的原料?黍稷这样能在严酷环境下生长并提供淀粉的作物就成了新的明星。除了籽粒中的淀粉,组成植物茎秆的纤维素也是一种糖(白蚁就是靠吃植物纤维生活呢),也能变成酒精。


也许有一天,黍稷将以新的身份重新成为社稷之粮呢。


稻粒为何会留在穗子上


世界上的禾本科植物超过一万种,为什么人类单单选择了水稻、小麦、小米、大麦、燕麦、黑麦和玉米这寥寥数种植物。虽然这些作物籽粒的口味、大小和产量都不尽相同,但是它们有一个共同的特征,那就是成熟之后的籽粒都会老老实实地待在谷穗之上,正是这个特性促成了原始农业的诞生。



野生植物们都在费尽心机传播自己的种子,野生稻也不例外。它们的种子成熟时,便自动脱落,顺着水流漂荡到很远的地方。这显然不是人类喜欢的特性。在长期的采集过程中,一些谷粒愿意留在枝头的水稻被我们的祖先注意到,他们很早就从选择落粒性降低的角度开始对水稻的驯化过程。


2012年,中科院上海生科院植物生理生态研究所/国家基因研究中心的韩斌研究员及他的博士生周艳、吕丹凤和其他研究人员,将野生稻W1943的第四号染色体导入到栽培稻广陆矮4号背景下,得到了表现出极易落粒的水稻材料SL4。之后,科研人员利用辐照育种技术,用γ射线照射SL4水稻。在这些突变的水稻中,出现了两个完全不落粒的突变体shat1和shat2。这两个突变体都不能形成离层,因此种子成熟后需要很大的拉力才能将其从小枝梗上分离。


通过这个研究,科研人员发现了新的水稻落粒调控基因,并同时与已知的落粒调控基因联系起来。人类对于水稻落粒基因有了新的认识,而这类似的基因突变让谷粒留在了稻穗之上,也最终留住了人类,让人类成为这些植物的服务供应商。


生物的繁殖策略决定了我们的饭碗


生物界存在不同的繁殖策略。有的像海椰子那样,一次只结少少的种子,给种子多多的营养。这种繁殖策略是K对策,也叫质量对策,虽然种子少,但是成活率极高。海椰子的种子可以重达15千克,顶得上一个三岁小朋友的体重。其中的营养物质足以让幼苗很好地生长,但漫长的生长时间带来食物供给的不确定性,海椰子的种子还有坚硬外壳,也让缺乏工具的动物头疼。综合这两点,采取K对策的植物种子并不是当主食的好选择。


高粱、小麦、狗尾草这样的植物走了另外一条路线,就是以数量取胜,先填饱动物的肚子,再伺机传播后代,这种繁殖策略叫R对策,也叫数量对策。一个高粱穗上有上千粒种子,而一株狗尾巴草可以产生的种子数量高达8万粒。即便被动物吃下一部分种子,总有一些种子会幸存下来。虽然每一粒种子储藏的能量很少,但是众多籽粒加起来就形成稳定的能量供给。


在获取了小米、大黄米和水稻的支持之后,中国人的饭碗开始充盈起来。在随后的发展过程中,不管是传统粮食,还是新来的作物,都参与了一场随中国历史而发展的壮丽表演。接下来,我们将目光投向商周时代,去探寻最初的华夏农夫如何提高获取热量的效率。



责编|江梅娟




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