玉米vs.土豆，“末日作物”终极对决，谁是最后的赢家？

假设世界末日降临，人类只能依靠一种作物生存，哪种才是最佳选择？综合各项指标来看，这场比拼的胜者很可能在玉米和土豆之间产生。科幻作品《火星救援》和《星际穿越》分别给出了各自的答案。

《火星救援》里，主角马克在火星基地种植土豆。| 电影剧照

玉米和土豆都属于广义上的“主粮”。今天恰逢世界粮食日，以下是图书《谷物的故事》作者、纪录片《风味人间：谷物星球》学术顾问崔凯博士分享的粮食见解，对于上述问题，他也有自己的观点。

养活80亿人，靠几种草的种子？

如果将地球46亿年的历史压缩到一天24小时，现代人类出现大约只在最后1秒，而人类开始种植谷物，更是最后0.2秒才发生的事。正是这0.2秒，改变了人类的命运，也彻底重塑了地球的面貌。

从狭义上讲，谷物是指水稻、小麦、玉米、高粱、小米等带有颖壳的禾本科植物种子，说白了就是几种草的种子。

一束饱满的麦穗。我们餐桌上最常见的主食，大多源自禾本科植物的种子 | Bluemoose /Wikimedia Commons

但仔细追究起来，问题就出现了：大豆算不算？土豆算不算？大豆属于豆科，并非禾本科，然而中国传统的“五谷”——稻、黍（黄米）、稷（小米）、麦、菽（大豆）——是包含豆类的，这是两千年前秦汉时期形成的惯例，据此将大豆纳入其中也说得通。马铃薯（土豆）更不是种子，而是块茎，科学上不属于谷物，但它和谷物一样富含淀粉，因此国家统计局的粮食口径中包含薯类，粮农组织也将土豆视为重要粮食。如今，全球有六分之一的人口以土豆为主食。

就是这几种草的种子，支撑起了当今世界。一万年前地球人口仅有几百万，如今达到80亿，激增了1000倍。有人口学家估算，从5万年前至今，地球上曾存在过1080亿人，其中99%都出现在最近8000年、农业诞生之后。

世界人口的长期增长曲线，从远古的几百万，到今天的80亿。| Our World in Data “Population”，数据来自联合国《世界人口展望》、PBL 等

为什么偏偏是这些植物引发了农业革命？1.3万年前地球经历了一次大冰期，温度骤降8摄氏度，食物链随之崩溃，当时还能生长的只剩下野草的种子。那次冰期持续了约1200年，考古遗存中野草种子的数量正是从那时起显著增多。主流学者认为，是这场生存压力促使人类走上了谷物驯化的道路。

但为什么最终谷物成了主粮？人类各大文明几乎都以谷物为主粮，没有哪个文明是靠木薯、芋头或西瓜、松子为生的。谷物最大的优势在于能量丰富：吃半个西瓜，一小时就饿了，因为大部分是水；松子油脂虽高，但一棵红松要长30年才结10斤，人类根本等不起。能量太低的（水分多）不行，产量太低的也不行，而谷物当年种植、当年就能结籽。

另一个关键因素是含水量。粮库中的风干粮食含水量只有14%，而水果蔬菜却高达70%到90%。粮食存放两三个月没问题，猪肉、西瓜放两三天就不行了。远古人类没有冰箱，还要带着部落迁徙，只有谷物耐储存、便于携带，冬天大雪封山时也能靠它维持生计——所以它最终成了人类的主粮。

植物学上有一个分类：地球上约40万种植物，被人类驯化过的有600多种，最终成为粮食的只有几十种，万里挑一，就像一场“华山论剑”。

总结起来，谷物能成为主粮，依靠的是两点：能量密度高，含水量少、易于储存。

一颗种子如何走遍世界

如果人类没有开启农业革命，植物种子的传播路径其实相当有限。它可能靠一阵风，吹到哪算哪；有的掉进水里，顺流而下；有的靠鸟类，鸟把种子吃下去，飞得很远，再排泄出来，也不过移动几十米、几百米，或者几公里。

而人类让种子走遍世界，依靠的是两样东西：贸易与战争。贸易在和平环境下能正常进行，可一旦国与国之间出现隔阂，往往是战争打破了这一壁垒。

历史上，有两个时期对物种传播尤为重要。

第一个是阿拉伯帝国时期，大约在7世纪到13世纪，前后持续600多年。那是一个庞大的伊斯兰帝国，疆域从西班牙、葡萄牙，一直延伸到今天的印度，当时的规模与东边的大唐相当。不统一，人无法通行，一旦统一且和平，商人、学者、朝圣者就可以四处游走。对物种传播而言，那就是小麦、水稻、高粱等作物，以及各地的灌溉、坎儿井种植技术，在整个欧亚大陆上扩散、融合。这是一个商业繁荣的时期，人们熟知的《一千零一夜》里就充满了商人与航海的故事，8世纪的巴格达是当时世界上最繁华的城市之一。

第二个时期是哥伦布发现新大陆。1492年，大航海时代开启，史称“哥伦布大交换”。许多欧洲探险者不仅前往美洲，也到达亚洲，四处寻找珍稀的植物资源，那时没有海关，这些物种就被人们直接带走，这批人被称为“植物猎人”。当时西班牙人满世界寻找的是黄金白银，但今天回头看，美洲对欧亚旧大陆最大的贡献，还真不是黄金白银，而是马铃薯、玉米、红薯这些物种，它们产量极高，又能利用许多相对贫瘠的土地。反过来，欧亚的麦类、牛马也传到了新大陆。

哥伦布大交换——新旧大陆之间农作物、牲畜与疾病的双向流动：美洲的玉米、马铃薯、红薯、辣椒走向欧亚，欧亚的小麦、稻米与牛马走向美洲。| 原图：Mark Christensen/Bill of Rights Institute

这场交换的后果，是人口史上罕见的爆发式增长：全球人口1600年才5亿，到1900年就达到了16亿，短短300年增加了十亿，这与物种的传播直接相关。

谷物怎样改写中国人口

人口和谷物，是一对相互关联的曲线。这两千年里，中国人口虽然随着王朝更替有过波动，但总体一直在上升，而中国的四次人口大增长，每一次都伴随着一轮粮食的增产。

中国人口的长期增长曲线 | Our World in Data“Population”（作者 Max Roser，数据来自联合国、PBL 等）

第一次在秦汉时期。秦始皇统一中国后，从秦朝到汉朝，灌溉系统修建起来了，磨粉的石磨盘也出现了，小麦开始较大面积地种植。到西汉末期，人口达到5000万。只是那时汉朝百姓一天只吃两顿，连诸侯也只能吃三顿。史书记载淮南王犯错，汉武帝降他的职，惩罚之一就是“减一日三餐为两餐”。到了唐朝，日子好过很多，“稻米流脂粟米白，公私仓廪俱丰实”，人口达到了8000万。第一次人口增长，就是从3000万到8000万，增长在汉唐之间。

第二次从宋朝开始。除了南方水稻种植面积扩大，还多了一样东西：早稻，一年种两季，这在以前是没有的。宋朝人口上升到一亿，也从此有了一天三顿饭。“苏湖熟，天下足”，诗词、瓷器、书法都在那时达到巅峰。宋朝的城市化率一度达到20%，也就是说，五分之一的人已经生活在城市里。

北宋张择端《清明上河图》（局部），画中汴京的市井繁华与舟车贸易，正是宋代城市化与商业兴盛的写照。| 北京故宫博物院藏

第三次在明末清初，背景是哥伦布发现新大陆，玉米、红薯、马铃薯也传入中国。这三个物种耐贫瘠、耐干旱，能上山、上坡，连贫瘠的山地都能种植，所以在中国大量推广。清朝人口一下子冲到4亿。

第四次是新中国成立以后。1950年后，人们懂得了育种、杂交，有了化肥、农药。1952年粮食产量是1.6亿吨，到2023年已经是7亿吨，翻了差不多四倍多。建国之初人口是5亿，今天14亿。

人口的增长与粮食大增产有着非常密切的关系，但这并不总是好事，马尔萨斯早就看到了其中的循环：粮食增产一年往往只增长百分之一二，可人一旦结婚生子，三年就能让家庭人口翻倍。于是常常是这样：粮食不够吃，就种出更多的粮食，养活更多的人口；人口一多，粮食增长又跟不上，大家再陷入新一轮的饥荒。

玉米，你看不见却无处不在的世界第一粮食

人口一路增长到今天，真正撑起这张餐桌的，却是大家最不留意的一种作物。一提“粮食”，人们几乎本能地先想到水稻和小麦，因为今天大家吃的就是大米白面，偶尔在超市买一个鲜玉米，那个量微乎其微，玉米好像没什么存在感。可事实上，全世界一年的谷物总产量大约28亿吨，玉米就占了12亿吨；小麦8亿吨，稻米5亿吨，大豆3.5亿吨。不论中国还是全世界，玉米产量都是第一。

澳大利亚的玉米田。| SnowyRiver28/Wikimedia Commons

在中国，玉米占粮食总产量约四成，占用耕地也最多，差不多三分之一。而这个“第一”也不是一直如此：玉米总产量1995年才超过小麦，2012年又超过水稻，成了第一粮食作物。

明明天天围绕着我们，餐桌上却几乎见不到，玉米到底去哪儿了？

最大的一块，做了饲料。今天中国的7亿吨粮食里，差不多一半都用在了饲料上，只是大家没感觉。工业化地养猪养鸡，饲料里大约60%是玉米、15%是豆粕。我们一年要吃9000万吨肉、3000万吨牛奶、2000多万吨蛋品，都是饲料撑起来的，速生鸡基本吃两斤饲料长一斤肉。玉米淀粉含量极高，是能量作物，大豆蛋白质含量高达35%，两者搭配在一起，正好能量平衡。

联合收割机收获玉米（美国艾奥瓦州）——玉米的最大去向是饲料，工业化养殖的猪与鸡正靠它喂养。| Bill Whittaker/Wikimedia Commons

第二块，是食品配料，很多人没注意：可乐里的甜味不是白糖，而是果葡糖浆，含量约10%。一瓶600毫升的可乐，从原料上算，约等于用了75克玉米。酿酒、味精、啤酒（旺季时有的厂用玉米做麦芽糖浆）、维生素，甚至医院挂的葡萄糖，都以玉米为原料。它还是个“跨界人才”：石油钻井用的黄原胶、化妆品里，也有它的份。

第三块，是能源。一些省份的汽油里加了燃料乙醇，主要就是用玉米做的，大约3公斤玉米能产1公斤乙醇，按10%掺进汽油；美国有30%的玉米拿去做乙醇。也正因如此，2000年以前，粮食价格和石油还“井水不犯河水”，燃料乙醇一出来，玉米、大豆就与石油完全捆在一起，成了一根绳上的蚂蚱。

改变近代欧洲的土豆

同样从美洲漂洋过海而来的，还有土豆。只是玉米已经悄悄渗进了我们生活的每个角落，土豆的故事，则要从欧洲讲起。

土豆在欧洲真正站稳脚跟，是在一次次的食物短缺把它逼到眼前之后。到19世纪，它的种植面积已从最西面的爱尔兰一直铺到东面的俄罗斯，成了欧洲的主要农作物之一。也正是从这时起，它开始改写欧洲的命运。

梵高画作《吃土豆的人》（1885）| Van Gogh Museum

第一重变化，是人口。以法国为例，1815年到1840年，短短25年，土豆产量增长了4倍；而整个欧洲的人口，1700年还只有1亿，到1900年的200年间，增长到了4亿。

人口猛增的这段时间，恰好欧洲开启工业化的进程，而工业化正需要大量劳动力。土豆提供了更充足、更廉价的食物，也就为欧洲的资本主义发展打下了很好的基础。美国历史学家查尔斯·曼有一句评价：土豆从美洲引进欧洲，对欧洲近代史的影响，堪比蒸汽机的发明，他正是从食物、从劳动力供给这个角度说的。

土豆为什么能起到这么重要的作用呢？它产量高，又耐冷凉、耐贫瘠，能在高海拔的冷凉土地上生长，欧洲北部恰恰合适；它营养均衡，淀粉占将近80%，还有约8%的蛋白质和脂肪、钾、磷等微量元素，这一点比几乎全是淀粉的玉米强；而且它生长期短，水稻、小麦、玉米大约要120天，它七八十天就够了，遇上灾年还能解燃眉之急。同样的土地，它能养出更多的人。

它也有短板。土豆含水量高达80%左右，不好存放，在家里放上一两个礼拜就不行了；温度一合适还会发芽，长芽就产生龙葵素，有毒，不能吃。

在爱尔兰，因土豆而起的一场灾难是世界历史上重要的一笔。1845年，阴雨连绵，马铃薯晚疫病骤然流行；偏偏爱尔兰当时有60%的耕地都种土豆，又几乎全是同一个品种，一变就全变。

这场饥荒持续了十年，100多万人被饿死，200多万人流落他乡，晚疫病还扩散到英国、德国、荷兰乃至北欧。作为宗主国的英国，当时正忙着工业革命，拒绝对爱尔兰救济，商人照旧把小麦出口出去，爱尔兰人从此结下反英的心结，后来一次次争取独立，二战时也选择了中立。而英国自己也被粮食危机逼着改了国策，废除了实行32年的《谷物法》，转向自由贸易。

爱尔兰雕塑家 Rowan Gillespie 为纪念1845–1852年大饥荒而作的青铜雕塑群《饥荒》（Famine），1997年落成于都柏林海关大楼码头（Custom House Quay），六个消瘦的身影朝着当年移民登船的方向走去 | 摄影 AlBa344/Wikimedia Commons

玉米对决土豆：如果地球只剩一种作物

玉米悄无声息地统治着全球的餐桌，土豆则独自改写了近代欧洲的命运。那如果把这两种作物放在一起、只能留一种，会怎样？

电影《星际穿越》里做过一个假设：地球上忽然爆发病害、沙尘暴和干旱，几乎连小麦这样的主粮都灭绝了，最后硕果仅存的，是顽强的玉米。那不妨认真问一句：如果世界末日真的来了，别的作物都灭绝，地球只剩一种作物，谁是最后的赢家？

电影《星际穿越》中的玉米地 | 电影剧照

如果拿这个问题去问AI，土豆和玉米都有支持者。那就比一比玉米和土豆各自的优缺点。

营养上，玉米主要的成分就是淀粉，比较单一，还缺乏某些必需的氨基酸；土豆更均衡，除了淀粉（差不多80%），还有蛋白质、脂肪和多种微量元素。可存放上正相反：玉米含水量低，放得住；土豆不好存，在家里放上一两周就不行了。

温度也是一个变量。玉米成熟大约需要2500度的积温（即生长期内每天高于10℃的温度累加起来的总和），土豆1500度就够了。也就是说，气温低，土豆占优；气温高，玉米有利。

还有一个角度是动物。假如末日里还留有动物，玉米反而更吃香：它营养虽单一，却可以转化成饲料去喂养动物，再由动物帮人补足那部分氨基酸，这个组合说不定比单种土豆更好。当然，从生物效价看，能量要先过一道“畜禽”的关——三斤饲料才长一斤肉，是有损失的。

所以真要选，答案取决于场景。如果只在地球上选，会选玉米：玉米用途多，一个星球想恢复生机，正需要靠它去重建完整的食物链和生态。但如果人类不得不离开地球、开启一场长距离的星际旅行，就该带土豆走。

《火星救援》里，宇航员一个人被困火星，靠种土豆撑了500天，等来了救援。他要的是短期活命，土豆正合适。土豆生长期短，加工也容易，质地软、含水量高，煮熟就行，不像玉米还得浸泡、蒸熟；更要紧的是，它有块茎和种子两种繁殖方式，种植更有保障。

1995年，美国宇航局真做过一个太空农场实验，首选作物就是土豆：别的植物在失重下没了上下左右、长得披头散发，土豆的块茎却照常生长，一平方米竟然结了20公斤。

而《星际穿越》也有它的道理，那部电影的背景是一整个星球，要恢复整个生态，就得留玉米。

粮食安全：从来不只是粮食的问题

电影里的末日终究只是假设，可现实中，一个国家的饭碗却时时处在真实的博弈里。粮食安全是个宏大的题目，落到中国身上，大豆是最好的切口。

大豆原产中国，蛋白质含量约35%，相当于地里长出的肉，可它偏偏是最晚传遍世界的物种之一，不到200年。100年前，中国还是世界第一大豆生产国，东北大豆一度占到世界总产量的60%、七成用于出口，如同今天的稀土。到今天，中国大豆产量只排世界第四，却成了第一大进口国，每年进口约1亿吨，占全球大豆贸易量的60%。

鼓粒饱满的大豆豆荚 | United Soybean Board

为什么不自己多种？这和耕地有关。中国一共只有19亿亩耕地，人均900平方米，也就两个篮球场那么大。大豆产量低，同样一亩地只有玉米、水稻的三分之一到四分之一，种起来还费事。如果不进口那1亿吨大豆，自己种需要8亿亩；再加上进口的大麦、高粱等，全年进口的约1.5亿吨粮食，折合差不多10亿亩耕地。保了大豆，水稻、小麦就没了着落，所以只能优先保两大口粮，让大豆做出牺牲。

换个角度，这1.5亿吨进口按重量算，对外依存度还不到20%；可按耕地折算，就是30%到35%。也就是说，我们表面在进口粮食，实际上是在进口耕地、进口淡水和石油——因为大量农业生产要靠拖拉机。这是一种没有选择的选择。

那中国能养活多少人？按现在的生产方式完全自给，大约能养10亿；如果再减少化肥农药、让土地休耕，恐怕只有7亿。粮食安全从来不是三五年的事，是三五十年的长账。这也和资源禀赋有关：中国人均水资源只有世界平均的四分之一，每生产一公斤粮食要消耗一吨水，全国一半的水都用在了农田。偏偏北方成了主产区，耕地占三分之二，水资源却不到五分之一，只能靠南水北调，华北一些地方地下水已经降了二十多米，化肥农药的用量也差不多是发达国家的2倍。

放到全球，190多个国家里，真正能完全自给自足的不到15个：日本自给率不到40%，韩国约