玉米，为何是世界产量最高的作物？
原创 怪罗科普 怪罗 收录于合集 #自然杂谈 10个
如果给世界上对人类最重要的植物进行排名的话，那么前三甲肯定是水稻、小麦和玉米，作为食物，这三种植物是我们种植最广、食用最多的农作物。
如果要问第一名是哪个的话，可能就见仁见智了。
水稻是世界上最具经济价值的农作物，在世界范围内，它是目前唯一一种全球年总产值超过3000亿美元的农作物。
©Takeaway
和水稻种植需要大量水资源有所不同的是，小麦的适应性会更强许多，他可以生长在干燥寒冷的环境中，因此小麦是目前世界上种植面积最大的粮食作物，全世界种植面积达到220万平方公里左右，差不多有10个英国大小。
玉米则是全球产量最高的农作物，它的总种植面积比小麦略少一点，但是收获比小麦却好挺多，总产量达到11亿吨，是目前全世界唯一一种产量超过10亿吨的农作物。
我们今天就来聊聊玉米，它是如何变成今天的玉米，以及为什么它能成为产量最大的农作物？
©Akshay
玉米缔造了美洲文明
很多人可能好奇过，为什么人类起源于非洲，但是非洲却从来没有发展出一个真正像样的文明，当欧洲人带着热兵器到处侵略的时候，非洲人还过着狩猎采集的生活？
其实，最重要的原因就在于那些能够让一个文明定居下来，并且足以养活一整个文明的、具有潜力的植物只生长在特定的地区，而非洲正好没有。
玛雅遗址©Daniel Schwen
众所周知，公元前两千多年，中美洲出现了一个璀璨的文明——玛雅文明，说是文明，但其实和我们理解的强大帝国有很大的不同，唯一相同之处就是他们也发展出了发达的城市系统，以及庞大的人口基数。
玛雅文明在大约公元1000年左右覆灭，更准确地说是他们在这个时间点左右逐渐放弃了原有的城市（玛雅人从未消失），然后留下了一座座城市遗址，巧的是西班牙殖民者鬼使神差地把关于玛雅文明的一些记载都烧掉了，所以玛雅文明给后人留下了许多遐想空间。
其中人们最关心的一部分就是他们的神话，而在玛雅神话中最至关重要一部分就是玉米神，日和月可能都是这位玉米神的双胞胎儿子。
玉米神自然就是玛雅人对玉米的崇拜而塑造的，由此可见玉米在玛雅人心中的地位。
如果说亚欧大陆的古文明靠的是小麦和水稻，那么玛雅文明的出现靠的就是他们发现并驯化了玉米。
虽然现代玉米很特别，很难找到它驯化前的野外近亲，但随着基因分析的发展，人们发现了这种野外近亲正是中美洲的类蜀黍。
在大约9000年前——人类真正进入农业时代的黎明前夕，类蜀黍种子作为中美洲居民狩猎采集的一部分被收集，并逐渐被种植。
©John Doebley
我们现在食用的玉米，其植株上面会长出多个穗，每个穗能长到25厘米左右，每个穗上都会结出600颗左右的玉米果实，但最早的玉米每株只能结一个穗，到了公元前4000年每个穗的大小还只有2.5厘米左右。
随着选择性育种和杂交的继续进行，玉米穗变得越来越大，每株能结出的穗也越来越多，到了公元前2500年的时候，玉米也成为了一种能够养活一个文明的农作物，玛雅文明就此逐渐形成。
玛雅人建立了城市，在城市的周围种满了玉米，他们兴修了水利来灌溉玉米，并继续培育玉米。
经过几个世纪的努力，在公元前1000多年，玉米的尺寸已经和现代玉米差不多了，而且外面的果皮也被去除了，变得越来越适合食用，并且几乎传遍了整个美洲大陆。
但玉米也因此彻底变成了一种栽培种，它们无法在自然界中独立生存，因为它们的玉米粒彻底无法自然脱落来传播自己。
随着欧洲殖民者的到来，玉米和许多美洲神奇的农作物一起被带到了旧大陆，并在之后的几个世纪里传遍全世界。
为什么玉米的产量如此庞大？
在咱们国家，应该没有一个地区是以玉米为主食的，大部分普通农户家里也很少会种植玉米，所以我们可能比较难理解为什么产量最大的农作物是玉米，而不是其它粮食。
上面这张图片是2021年是全球有价值的农作物和畜产品的部分清单，真的不看不知道咱们国家的厉害，这份清单中大部分农产品的最大生产国都是中国。
实际上中国的耕地面积只占全世界总耕地面积的10%左右，而我们生产了全世界超过25%的粮食，真是厉害了我的国。
从这份清单中你会发现，玉米总产值最大的国家也是中国，我们玉米吃的少却生产得多，原因就在于玉米的用途很多，并不是只用于人类食用。
它的典型作用还包括生产乙醇——用玉米可以生产纯度达到99.5%的无水乙醇，另外它还用于动物饲料和生物燃料。
图：玉米乙醇工厂
美国以前一直都是玉米第一大国，但是近几年被中国取代，在他们国家，玉米38.7%用于饲料，34%用于乙醇，17.5%用于出口，9.8%用于食品。
其实，除了非洲和美洲的大部分地区以玉米为主食之外，其它地区玉米用于食品的比例都不算太高，工业和农业才是玉米消耗的大头。
虽然玉米的用途很多，但就像我们前面提到的，玉米并不是种植面积最大的农作物，所以它在产出方面还是比其它农作物要强一些的。
非洲现在大部分地区都种植玉米，这和玉米是为数不多的碳4农作物有关系。
我们的主食小麦和水稻都是碳3植物——世界上95%的植物都属于这类，这类植物在固碳的时候会产生光呼吸的浪费过程，因为它们光合作用中的主要羧化酶——RuBisCO会同时催化氧气和二氧化碳。
当植物吸入的氧气浓度过高的时候，它们对存储能量的浪费就会变得非常明显，因此碳3植物要想有更高的种植回报的话，那就不可避免地要提高环境的二氧化碳浓度，稍一不留意就减产。
碳4植物同样是RuBisCO来催化二氧化碳，但这类植物的做法明显更加高明，它们的叶子有两种分开工作的细胞——叶肉细胞和束鞘细胞，从而让RuBisCO周围充满二氧化碳，避免氧化作用的竞争，从而减少光呼吸浪费。
直接的好处就是，相同情况下它们比我们熟悉的小麦、水稻等会更高产，而间接的好处就是它们可以生长在非洲这样缺水且炎热的地区。
碳3植物在固碳的时候，它们需要更多地打开气孔来获取更多的二氧化碳，而气孔的打开随之而来的就是水分的大量流失，碳4植物在这方面有着绝对的优势。
据信，碳3植物每固定1个二氧化碳分子会流失833个水分子，而碳4植物只有277个水分子。
可以说玉米就是非洲最福音，它们非常适合非洲又热又干旱的地方种植，所以它现在成功成为非洲人的主食。
除了产量有优势之外，在所有粮食中，玉米也是种子比最高的作物之一。
种子比是农作物另外一种产能指标，它指的是种下一颗种子能够回报多少颗，许多粮食作物我们吃的就是它们的种子，所以这个指标至关重要。
有农学家认为，人类种植一种作物的最低种子比是1:3，也就是投入一颗种子最少要回收到3颗才可以，不然就是白白浪费劳动力，但其实古代农业很少能超过这个比例。
而玉米的种子比在1:100的样子，可以说是回报非常好的农作物了，怎能不让人喜欢呢。
最后
有一个有趣的事实，我们现在种植的这三种（小麦、水稻、玉米）最主要农作物都是在人类在农业革命的时候发现并逐渐驯化的。
更有趣的是，世界各地驯化这些主要农作的时间点就像是“共振”一样几乎同时期发生，而在那之后人类做的只是不断改进这些作物。
如果你仔细观察人类历史，你会发现这种“共振现象”非常多，那些从不通联的地区经常会几乎同时出现最重大的事件，这确实很有趣。
原标题：《为何玉米成为世界产量最高的作物？缔造玛雅文明的植物有多强大？》