玉米、土豆、红薯，这是我们生活中习以为常的三种主食。其实，它们的老家远在美洲，明清时期才被引进中国，并逐渐推广开来，成为中国餐桌上不可或缺的食物。
那么，这来自美洲的三大作物有何优势？对中国的人口增长产生了哪些影响？且听植物学家史军为我们仔细分析。
文 史军
图 张洋
公元1368年，朱元璋定都南京，开始了明朝的统治。在随后的500多年时间里，虽然经历战乱，改朝换代，但这一时期中国维持了大一统的状态。中国的人口得以迅速增长，特别是在清朝乾隆年间有了飞跃性的增长，从乾隆六年的1.43亿人到突破2亿、3亿人，不过是几十年的光景。
明清时期是中国 历史 上自然灾害非常频繁和严重的时期，这对于几乎靠天吃饭的古代农业来说显然不是好事。那么这一时期人口高速增长的原因究竟是什么呢？
不少 历史 学者认为， 明末清初各种新大陆作物的引进和广泛种植是其中一个重要推手。 要搞清楚这个问题，我们还是要明确一下土豆、红薯和玉米的传入时间，以及它们所具备的特殊能力。
玉米，存在缺陷的超级粮食
毫无疑问，作为滋养了美洲文明的粮食，玉米在粮食圈拥有不可替代的地位。相对于小麦和水稻而言，玉米拥有更强的环境适应性以及不俗的产量。玉米适合在较为干旱的山地种植，除了它们拥有发达的根系之外，更重要的还有支撑它们的特殊光合作用途径——C4途径。
通常来说，植物在进行光合作用的时候，就是利用那些进入叶片气孔的二氧化碳。但是，空气中二氧化碳的浓度毕竟是有限的，这就大大限制了光合作用效率。像玉米这样的C4植物有一个高招， 那就是先把二氧化碳浓缩起来，然后再进行光合作用。 进入玉米叶肉细胞的二氧化碳会与磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）结合，产生拥有4个碳原子的草酰乙酸（C4途径因此得名），继而转化为苹果酸或者天门冬氨酸；随后，这些特别的酸会被集中送到叶鞘部位，在那里重新分解成二氧化碳和丙酮酸。 这样一来，叶鞘细胞中的二氧化碳浓度就提高了，光合作用效率自然也就提高了。
不仅如此，C4植物也具有惊人的水分利用效率。C4植物制造1克干物质只需要230至250毫升水，而C3类植物所要消耗的水量是前者的两到三倍。正因如此， 玉米成为中高海拔干旱区域重要的粮食作物。
除了好种之外，玉米富含大量人体所需要的营养物质。 新鲜玉米中所含的碳水化合物就占到干物质的74%，同时还有9.4%的蛋白质。 正因为营养丰富，早在8000年前玉米就已经被美洲的玛雅人当作主食了。
但是相较于水稻和小麦，玉米有一个先天的劣势——如果不经碱性溶液处理，玉米籽粒中所含的烟酸就无法释放出来。因为缺乏烟酸这一特殊的维生素，那些依赖玉米为食的人群会因此罹患糙皮病。好在中国人的食谱中食物构成相当丰富，也就天然解决了这个麻烦。
红薯，天然转基因作物的实力
虽然在南美洲，红薯的地位一直都没有玉米高，但红薯也是自带光环出场的粮食作物。 红薯是一种天然转基因作物，这个转基因时间发生在大约100万年前。 对，这事儿并不是我们人类干的，而是大自然的安排。
其实，红薯祖先的根并不粗壮，更像我们今天看到的沙参和桔梗。然而，就在100万年前，有一个红薯被一种叫根癌农杆菌的细菌入侵了，它顽强地生存了下来，并且获得了特殊的基因，让后代走上了“身材发福”的道路。
在今天的实验室中，根癌农杆菌是科学家们最常用的工具。 这种细菌的体内有一种叫质粒的特殊DNA——它们就像“搬运工”一样，能把一些基因“扛”在自己身上，送到被感染的生物基因组之中。 在100万年前，根癌农杆菌的质粒就把赤霉素基因塞到了红薯的基因组中，因而成就了今天的红薯。
发福的红薯有着惊人的能量提供能力，它们就是纯纯的碳水化合物提供者。 100克生红薯中就含有24.7克碳水化合物。除此之外，橙色薯块品种中含有大量β-胡萝卜素，对于缺乏维生素A的人群补充营养很有益处。值得注意的是，在烹饪过程中，红薯中的某些成分会发生变化，特别是维生素C会因为长时间蒸煮和烤制而损失。因此，平衡的多样化饮食才是真正的解决之道。
只是好吃的红薯也会带来一些麻烦。比如说红薯吃多了容易烧心。这种“烧心”其实是胃酸过多的一种表现。红薯中的淀粉和膳食纤维会刺激胃酸大量分泌，于是有了烧心这种症状。
不过瑕不掩瑜，红薯进入中国后逐渐成为重要的补充性粮食。中国农夫还创造性地改良 了红薯的种植技术——扦插繁殖 。与大多数旋花科植物一样，红薯也有着强大的营养繁殖能力。它们的藤蔓可以不断延伸，并且可以在适合的地方扎根长出新的块根。聪明的中国农夫正是利用了红薯的这个特性，采取剪蔓扦插的方式进行繁殖，大大提高了红薯种植的效率。
明代万历年间，福建巡抚金学曾在《海外新传七则》中记录了 陆地自然育苗繁殖和越冬老蔓育苗繁殖 等方法：“若养蔓作苗，须用稍长尺许，密密竖栽，如养葱韭菜法。”随着这些技术的推广，红薯在中国焕发出了勃勃生机，成为重要的粮食作物。
马铃薯，上天恩赐的完 美食 物
如果说玉米和红薯或多或少都有一些营养上的缺陷，那么马铃薯简直就是为餐桌而生的完 美食 物。 马铃薯块中的淀粉、蛋白质、维生素一点都不缺，其不光可以填饱人类的肚子，还能让人类维持 健康 状态 ，因为其中的维生素C、B族维生素和矿物质都是满满当当，甚至连被现在的营养学界推崇的膳食纤维都没落下。
只要补充一点维生素A和钙，马铃薯就能完全满足人体的营养所需了。这对于拥有大白菜和菠菜的中国人来说，根本就不是问题。 马铃薯有多受欢迎，从它的众多小名就可以看出：土豆、洋芋、地蛋、山药蛋。
在马铃薯的原产地南美洲，人类栽培它们的时间已经超过7000年。栽培的马铃薯并不是一个物种，而是茄科茄属下的一类植物，其中包括了最常见的普通马铃薯（Solanum tuberosum）等6个栽培种。
凭借超高的物种多样性和遗传多样性，马铃薯成为适应性最强的粮食作物 ，在玉米和红薯都无法涉足的高寒山区，它就承担起供给粮食的重任。一般来说，种植一亩小麦要消耗250至300立方米的水，而这些水足够两亩地的马铃薯生长；一般粮食作物亩产上千斤已经是非常厉害的事情，而一亩马铃薯的产量可以轻松攀升到3000公斤。所以，马铃薯成为众多区域的核心粮食物种，也是情理之中。
美洲三大作物何时进入中国
如此看来，玉米、红薯和马铃薯确实是异常优秀的粮食作物，那么这些来自美洲的作物又是什么时候被引进中国并且直接影响人口增长呢？
玉米是何时、经哪些路线传入中国的？这个问题还存在不同答案，但是很多学者都认为存在西南陆路、西北陆路和东南海路三条路线。其中明万历七年的《龙川县志》记载有与小米和大米并列的 “珍珠” ，这就是最早的玉米。明嘉靖三十九年的《平凉府志》记载“ 番麦 ，一曰西天麦”，这是中国 历史 上最早栽种玉米的记录。明嘉靖四十二年的《大理府志》记载了 “玉麦” ，即玉米。这些记录说明，玉米不同路线的传播存在时间上的并行关系。
在传入中国初期，玉米并不是一个大宗农作物。北京大学的韩茂莉教授在《中国 历史 农业地理》一书中阐述了一个观点，在万历年间玉米仍然是稀有的食物，因为成书于这个年代的《金瓶梅词话》记载道，西门庆家的饭食中有 玉米饼子 。恰恰说明在这一时期，玉米比较稀有，只能出现在达官显贵的餐桌上。玉米得以大规模推广，已经是乾隆年间的事情了。 玉米的种植区域首次扩展到了黄河下游区域，并且逐步向北扩展到塞外，成为重要的粮食作物。
马铃薯的传入也存在很多争议，但可以肯定的是，马铃薯也是通过多条路径分多次传入中国的。17世纪传入东南沿海的马铃薯是适应高海拔地区的物种，很快就在亚热带区域消失殆尽，只在西南和西北的一些山地保留下来。后来在18世纪，西方传教士或者商人带来了 普通马铃薯 ，它们才真正开始了扩张之旅。
红薯传入的路径倒是比较清晰，最早由福建商人陈振龙从菲律宾引入福建（福州长乐）。据《海外新传七则》记载， “薯传外蕃，因名番薯” ，这是中国古代关于红薯的最早记载。红薯被多次从菲律宾引种到泉州、福州和漳州。其中影响最大的就是引入福州的这一次，引种的种苗后来扩展到浙江、山东、河南和河北。据梁家勉和戚经文1980年发表于《华南农业大学学报》的《番薯引种考》一文，从越南将红薯引入广东的数次事件也有明确记载。
除了上述两个主要途径，还有一些文献显示，红薯通过文莱进入我国台湾，并且又从印度和缅甸经陆路传入云南。
这样看来， 外来作物的扩展和发展都需要时间，它们对于人口爆炸性增长究竟有多少贡献，仍然需要继续讨论。
农业生产技术提升粮食产量
实际上，在明清时期，传统的粮食作物水稻和小麦的栽培技术也有了长足进步。首先表现在北方两年三熟、南方一年两熟和一年三熟技术的推广， 通过水稻品种的改良，以及稻麦连作技术的推广，极大提升了土地利用效率。 附带说一下，玉米进入中国之后，在一些干旱区域，逐渐形成了 以玉米为核心的连作种植模式 ，对提升粮食产量的意义不言自明。
与此同时，农田肥力提升的技术也有了飞跃性的发展。不仅可以将榨油剩余的胡麻饼和豆饼等施入田中，还能通过广泛种植苜蓿、紫云英等绿肥来提升土壤的肥力。
不得不说， 利用绿肥是中国古代农业发展的一个里程碑 ，堪称有机农业的鼻祖。然而在正常情况下，绿肥只能在一定程度上缓解土壤肥力匮乏的问题，要想继续提升产量，还是需要大量添加其他肥料，比如说磷肥。
中国农夫很早就会利用动物骨骼煮汤来施肥，在明清时期，这一做法升级为炼骨灰。清代农学家杨屾在《知本提纲·修业章》中提到：“凡一切禽兽骨及蹄角并蚌蛤诸物，法用火烧黄色,碾细筛过,粪冷水稻秧及水灌菜田,肥盛过于诸粪。”这种做法大大提升了肥料的有效性。 明清时期的相关著作《天工开物·稻宜》和《徐光启手迹》都提到了用禽兽骨灰来肥田的案例。
新作物品种和新耕作技术的应用，都会极大提升土地利用效率和食物总量，但是我们也应该注意到作物传播和技术推广效果的滞后性。另外，一些特殊 历史 事件也可能会对人口统计产生决定性的影响。 在雍正推行摊丁入亩等新政之后，中国乡村的封建经济形态发展到了极致的状态。 摊丁入亩是中国封建后期的一次重大赋役制度变革，丁役和天赋并征的二元化税制转变为单一的土地税制。摊丁入亩之后，无地农民不再交丁银，少地的农民也少了很多负担，极大推动了农业的发展。
与此同时， 玉米、马铃薯和番薯等新作物的引入和广泛种植，极大提高了高山和寒冷区域的土地生产效率，粮食种植面积得以迅速扩大 ，广大农民的生活状态有了极大改善。
毫无疑问， 外来作物的引入直接影响到我国人口的分布格局，特别是长江中下游区域的农田利用方式和经济作物种植面积的扩张，继而影响了这个区域的产业分布。 在棉纺织兴盛的长江中下游区域，产生了资本主义生产关系的萌芽，这与粮食生产之间有着密不可分的关系。但是，随着帝国主义入侵，中国逐渐沦为半封建半殖民地 社会 。这一时期国人的餐桌上又有哪些变化？且听下回分解。
校对|予津