文╱黃裕銘 英國牛津大學植物科學系博士
因應氣候變遷對農業的衝擊及可能影響糧食安全，進而需要科學化農業實作管理，內含涉及氣候－作物－土壤－肥料的交互關係，〈因應氣候變遷作物科學化管理〉一文擬於《豐年》雜誌分別用3篇文章進行說明，包含第一篇〈農業實作的誤解觀念及做法〉、第二篇〈調節實作以抗高溫、水分及其它逆境〉、第三篇〈提升土壤有機碳的田間實作方式〉。第三篇〈提高土壤有機碳的田間實作方式〉將分別就水田作物水稻、根莖類作物甘藷、雜糧作物玉米與園藝作物番石榴進行說明，本篇為玉米篇的第一篇，介紹玉米作物的背景知識。
氣候變遷造成爆冷、爆熱、乾旱、大豪雨等極端氣候，往往造成災害。一般公認，唯有保護農業土壤及利用農業科技，才能讓農作物在減碳排同時可以提高產量、固碳與累積土壤碳匯，進而減緩氣候持續惡化。目前全球農作物產量僅次於甘蔗的玉米，玉米產量及應用面持續擴大，對人類文明永續的重要性也持續提高。要達到減碳排和增土壤碳匯，跟其他作物一樣，我們需要了解其各種品種特性、生理階段的變化及養分吸收、玉米和土壤肥力間的互動，才知道如何精準施肥。
了解玉米品種以及歷史 具多重用途的世界最多糧食作物
根據聯合國農糧組織資料顯示世界的榖類作物中，產量以玉米最高，在2022～23年高達11.51億公噸，依序是小麥、水稻、大麥、高梁、燕麥、黑麥。玉米粒使用範圍非常廣，產品包括人類食物、動物飼料、能量產品、塑膠、化妝品、尿布及嬰兒粉。經合組織與農糧組織估算，到2032年間玉米每年產量逐年提高0.157億公噸。玉米最大宗用途是做飼料，但用作食用的比例也緩慢上升。相較之下，稻米產量雖也逐年上升，但稻米主要是人類食用用途，比例維持約在79%左右。
玉米依其利用分為鮮食用玉米（green maize）及可做為飼料使用的硬質玉米（field corn）。在臺灣鮮食玉米可分為甜玉米、蠟質玉米（waxy corn）及白玉米，在彰化、雲林、嘉義、臺南等地區每年種植面積超過1萬公頃，主要生產季節在每年9月到隔年2月，再來是春季3～6月及夏季7～9月，可說整年都在生產，產量約每公頃10～18公噸。根據農業部農業統計年報，2016年全臺玉米栽培3萬3千多公頃，其中硬質玉米種植16,157公頃，總計籽粒產量有65,105公噸。青割玉米年栽培3,000公頃以上，主要供作乳牛之青飼料或青貯料。
食用玉米種植有14,220公頃，鮮穗產量99,750公噸。食用玉米以甜玉米最多，其次為蠟質玉米（白糯及黑糯），再其次為普通白玉米與筍用玉米，最少為爆米花用（爆裂種）。臺灣每年需要4～5百萬公噸飼料玉米，政府鼓勵休耕地種植飼料玉米，某些品種產量在每公頃8～9公噸。
種植玉米會排出溫室氣體（GHG），所以如何降低玉米碳足跡相當重要，一般認為在玉米生產系統納入覆蓋作物可以降低生產玉米的碳足跡。種植玉米想做到同時減碳排及增土壤碳匯，需要了解玉米的品種種類、玉米生理階段變化、玉米整體生質量及各部位分配律、玉米養分需要量並正確施肥。
人類跟玉米共生活超過千年歷史 馴化品種後產量逐漸提高
最早的玉米可能追蹤到七千多年前在墨西哥特胡坎（Tehucán）發現的玉米軸。多數玉米歷史家認為類玉蜀黍（Teosinte），俗稱大芻草，可能是玉米主要的祖先。500多年前哥倫布登陸美洲看到玉米。1540年宗教家Coronado在西南美洲發現印地安人村莊有灌溉的玉米種植。1608年在詹姆士鎮（Jamestown）向印地安人學習種植玉米，1620年清教徒在有玉米的條件下度過冬天。
美國玉米單位面積產量最早紀錄在1866年，其產量變化可分三個階段：1866到1936年間農民種植田間自由授粉種子，產量維持相當低平均約每公頃1.6公噸，接著1930年代起美國採用雙雜交技術，使1937～1955年間產量逐年提高，最後階段是1950年代中期開始進一步的品種改良，加上抗逆境因子技術及提高化學肥料及農藥施用、農業機械化、土壤改良及改良作物管理實作，使1956～2022年間玉米產量逐年快速提高，單位面積平均產量達每公頃11.3公噸。至於〈臺灣的玉米育種現況與趨勢〉一文提到，臺灣有關玉米研究在日據時代沒有紀錄，直到1970年開始進行，初期以高蛋白質改良為目標，1980年代後由於稻米產量過剩且畜牧業遽增，農試所育種積極以飼料玉米為主；後來乳牛業發展，1994年開始育出青割玉米。依據臺灣農業統計年報資料，玉米每公頃平均產量從1982年3,280公斤，逐年提高至1987年4,001公斤，2002年5,220公斤，然後直到2011年都沒有突破5,300公斤。
玉米品種分類有兩種 植物分類學分類以及特性描述
依分類學方法分類的玉米種類有：
- 馬齒玉米(Dent corn, Zea mays var. indentata)
又稱為田玉米，也稱馬牙種，穎果的兩側為角質，從頂部到內部充滿軟質澱粉，隨同成熟而收縮，而呈馬齒狀。概屬晚生，植株高大，莖葉繁茂，每株的雌穗雖少而子實的收穫量多。馬齒玉米的葉及稈可做成許多種產品，如青貯及玉米糖漿，玉米粒的加工產品包括玉米油、碎玉米、粗粒玉米粉、玉米麵粉、及玉米澱粉。
- 甜玉米(Sweet corn, Zea mays var. saccharata or Zea mays var. rugosa)
作為鮮食、罐頭或冷凍產品。甜玉米原由祕魯的玉米Chuspillo或Chullpi的變種，後來育出的雜交玉米lochief主要在加工業上使用。未成熟的甜玉米其有一基因（su-1）會抑制糖分轉化為澱粉。乳熟期玉米粒中糖分在飼料玉米約4%的蔗糖，而甜玉米達10%蔗糖。超甜玉米還有同樣會抑制糖分轉化成澱粉速率的sh-2基因。
- 硬質玉米（Flint corn, Zea mays var. indurata）
又稱為火爆玉米及印度玉米，有多種顏色，也可作為飼料及玉米粉。
- 麵粉玉米（Flour , Zea mays var . amylacea）
又稱軟玉米，此名來自其主要作為玉米麵粉或玉米澱粉。
- 爆裂玉米（Popcorn, Zea mays var. everta）
是一種特殊的硬質玉米，玉米粒加熱後爆開，是很普遍的零嘴。爆裂玉米其胚乳外圈是硬的，中間有軟溼澱粉，所以加熱時水氣造成爆炸源，產生玉米花。
- 蠟質玉米（Waxy corn, Zea mays L. ceratina Kuleh）
又稱為糯玉米，含100%支鏈澱粉。蠟質變種早在1908年於中國發現，但是直到1936年美國愛荷華州立大學注意到此特性及開始發展雜交種。支鏈澱粉使其適合作為食用芡粉。
- 有稃種（Pod or tunicate corn, Zea mays var tunicata）
其胚可能如前述6種胚乳特性，是原始類型的玉米品種，子粒外皮堅硬，橫切面角質胚乳環生外層，有稃玉米植株多葉，子粒外有稃包住，有時有芒，常自交不孕。
特殊功能玉米有：
- 高離胺酸玉米（High-Lysine Corn）
玉米主要蛋白為玉米醇溶蛋白（Zein, Promalin form），人類和其他單胃動物（如豬及雞）無法有效消化，所含離胺酸及色胺酸量很低。醇溶蛋白在食品、醫藥和化工行業多作為成膜材料。醇溶蛋白多存於禾本科作物的種子中，例如小麥、大麥、黑麥、玉米、高粱、和燕麥。
1963年美國普度大學發現有具opaque-2胺基酸玉米改變胚乳澱粉構造，提高離胺酸及色胺酸含量較高的麥谷蛋白（glutenin）及降低醇溶蛋白含量。
- 高油玉米（High-Oil Corn）
玉米油含高量不飽和脂肪酸，其中含高亞油酸讓玉米油成為人及禽畜重要的脂肪酸來源。為了育成美味牛肉，肉牛飼養者相當關注高油量的玉米品種，多數雜交馬齒玉米品種平均含油量3.5～6.0%，但油含量高於6.0%的品種一般產量較低。亞油酸存在於動植物油中，紅花油約含75％，向日葵籽油約含60％，亞麻油中約含15％，本文探討的玉米，油中含量約50％。
- 藍玉米（Blue Corn）
雖然印地安人傳統上會種植各種顏色玉米，其中藍色玉米最重要，因為做為食物及宗教目的。其藍色來自果皮下的糊粉層。藍玉米產量相當低，約每公頃1.1到4.5公噸，植株容易倒伏因而不易使用機械採收。藍玉米與其他玉米相比，澱粉有較粗、較甜、具有堅果風味，做的玉米煎餅比其他白色及黃色玉米粉稠。營養成分分析上，藍玉米含較高離胺酸、鐵及鋅含量。
- 裝飾玉米（Ornamental Corn）
印地安人種植玉米至少6種顏色，有紅、黃、白、藍、黑和多顏色，五彩繽紛，非常好看。裝飾玉米的色素來源，可能存在於果皮、糊粉層、或胚乳本身，品種可能是馬齒玉米、甜玉米、爆裂玉米或麵粉玉米。
- 玉米芯玉米（Corncob Corns）
某些玉米品種其玉米穗軸可作為玉米芯管，能夠用作芯管的玉米穗軸至少直徑要有2.54公分，長度則要滿足可做兩個5.1公分長管的長度，整根芯的直徑均勻才適宜加工。玉米穗軸也是糠醛（呋喃甲醛furfural）的良好來源，糠醛是粗石油的抽出劑。玉米穗軸的木質部分具有硬度，材質有吸附的特性，對噴砂拋光以及清潔脫鑄件相當有用，也可以作為農藥及肥料的載體。
- 青割玉米（Silage Corn）
青割玉米實際上就是青貯玉米，青割玉米的最適當收穫期前後不過10天，青割玉米做成的青貯料是養乳牛的最佳飼料。作為青貯料品系的玉米，大多比較晚熟及莖葉粗大，如台南選10號。這類玉米還值得更多的發展，尚待臺灣育種家的努力。
- 玉米筍（Baby Corn）
玉米筍是尚未授粉的玉米，一般是玉米穗冒出後2～5天內採收。播種50～55天左右，每株可以見到3～4個玉米穗（此時約10～15公分長），幾天後玉米絲抽出，即可採收。玉米筍外穗長約15～20公分，金黃顏色，內軸直徑約1～1.5公分，尺寸通常為8～10公分長，重約8公克。玉米筍可由玉米筍專門品種生長，也可能是甜玉米、或爆米花玉米的品種。玉米筍的品種重要特性是多穗、高糖分、高營養。
臺灣主要玉米品種豐富 來自國家研發及民間育成
謝光照博士提出目前臺灣硬質玉米自足率僅約2%，2022年農委會（今農業部）推廣種植硬質玉米目標是5萬公頃。臺灣玉米育種上最多品種來自臺南區農業改良場，因此名稱冠上臺南，其次是農業試驗所，種名冠上台農。
民間農友公司的甜玉米有10種，其中吉珍二號及雪狼玉米，特性未列出耐熱、耐溼，耐倒伏與耐葉部病。
臺灣主要硬質玉米栽培品種及其特性簡要說明如下：
(1)台農1號
生育日數約106～130天。產量為每公頃6,000公斤以上。生育期適中，於9月種植，可於隔年1月至2月中旬收穫，適於水稻（一期作）—綠肥田菁（7～8月）—硬質玉米（9～1月）的輪作體系。
(2)台南20號
生育日數為112～130天。產量為每公頃6,500～7500公斤。須注意植株在乾枯時，會發生倒折現象，而不利機械收穫。生育期較台農1號晚約7～15天，須於9月種植，方可於隔年1月底至2月中旬收穫。
(3)台南24號
生育日數在春作為116～120天，秋作為130～140天。每公頃乾籽實產量為約7,000～8,000公斤。苞葉枯黃時籽粒含水量約30～32％，故須等待7～14天，而植株乾枯時，一般不發生倒折現象，機械採收籽粒不易破損。生育期較台農1號晚約10～20天，須於9月種植，方可於2月收穫。
(4)明豐3號
生育日數在秋作為140～160天，為晚熟品種。每公頃乾籽實產量為約7,000～9,000公斤。苞葉枯黃時籽粒含水量約30％，故須等待7～14天，植株乾枯時，一般不發生倒折現象，機械採收籽粒不易破損。生育期較台農1號晚約20～30天，須於9月種植，方可於2月收穫。
（參考文獻請洽作者）
