以前啊，水稻秸秆常被当柴火烧，但它烧起来热效低，灰也多，不算好柴火。现在呢，大家生活水平提高了，清洁能源也多了，秸秆当柴火的人少了。这造成很多秸秆处理不了，农民为了省事儿，收割完就直接烧掉，然后把草木灰当肥料撒田里。
水稻秸秆那中空像管子的形状，让它有了不错的力学特点。这些特点决定了水稻会不会倒下，水稻倒了不倒又关系到能不能收成。在我国，尤其是南方，很多人家都把稻米当主食，所以水稻的收成好坏直接影响着我们国家的粮食安全，也关系到大家的饭碗。
农业技术进步让水稻的亩产量越来越高，可这也有坏处。比如，稻穗在成熟的时候长得更快更重，或者遇到大风这种不好的天气，水稻的茎秆可能就不够强壮，撑不住沉甸甸的稻穗，结果就是倒下，这样不仅粮食产量会减少，品质也会变差。
我们要研究一下，是什么让不同水稻的茎秆强弱的差异，这样就能弄明白为什么有的茎秆容易折断。如果能让稻谷和稻秆都能用，对推广这种水稻品种，还有对用生物质能和发展绿色农业，都有很大的帮助。
水稻的茎是由几节组成的，一般有四五节，最下面的一节是分节，大约有2厘米长，这个部分在生长过程中不会变长。从顶部的叶子到穗颈的位置，又有一节，也大约2厘米长。我们一般研究的是分节上面和穗颈下面那几节。
水稻的茎看起来像个空心的管子，外面不是特别光滑，因为外面有很多小管道，这些小管道负责给水稻输送水分，也让茎变得比较结实。
在植物的茎秆里面，有一层小而紧密排列的细胞，这层细胞叫做机械组织，它让茎秆变得坚强，还能帮植物抵挡一些伤害。旁边那些体积大、分布广的细胞叫做薄壁细胞，它们通常是规规矩矩的多边形，主要负责储存营养和帮助植物进行光合作用和呼吸作用。
在薄壁细胞中间，有一种像束状的结构，叫做大维管束，它和小维管束一样，是由韧皮部和木质部组合而成的。大维管束负责把水分、矿物质和营养物质运送到植物全身，同时也支撑着整个植物。
以前在很久以前就有研究发现，水稻的穗穗轴上的大维管束数量和穗节的位置高低是相反的，也就是说，每个穗节都对应着一个大维管束，这证明了这些维管束在给水稻运送水分和营养等东西上起到了关键作用。
水稻的茎秆看起来就像个中空的管子，里面水分挺多，大概占了60%到80%。把它晒干后，剩下的干货主要由纤维素、半纤维素、木质素和灰分组成。这些干货在一种叫范式法的中性洗涤过程中是洗不掉的。而能被洗掉的东西有可溶性糖、矿物质盐、淀粉、脂肪和蛋白质等。不同的水稻品种，这些干货的含量也不太一样。灰分里主要是二氧化硅，因为水稻喜欢硅，所以茎秆外面会有一层硅质层。除了硅，还有钾盐和其他一些小矿物质，虽然它们在水稻茎秆里不多，但很重要，能帮助植物维持正常的生长活动。
淀粉和可溶性糖是细胞壁里的非结构性物质，它们主要通过细胞壁里的通道被运送到稻谷里，最后变成我们吃的米饭。不过，这些碳水化合物在运送的过程中也会存留一些在茎秆的细胞里，这样可以让茎秆更加饱满。
水稻茎秆里的蛋白质就像淀粉一样，也是通过通道被送到稻谷里的。杨平仿等人研究的时候，发现灌浆期水稻茎秆里的蛋白质可以分成13种不同类型，其中很多类型的蛋白质都和能量制造、组织活动还有茎秆的抵抗力有关。水稻茎秆里的各种化学成分都和水稻的生长和生理活动有着联系。
现在的研究发现，脆茎的植物细胞壁和普通植物的细胞壁有很大的不同，主要是纤维素和半纤维素的多少不一样。脆茎的细胞壁里纤维素的量比普通植物少，而半纤维素的量比较多，木质素的变化不是特别明显。这种变化让水稻茎秆的粗纤维减少了，吃起来更易消化，口感也更好，因此很适合做反刍动物的饲料。
还有研究发现，水稻茎秆的强度和韧性跟细胞壁里纤维素的多少有关，脆茎之所以脆，可能就是因为它细胞壁里的纤维素少了。当然，细胞壁里其他成分的变化也可能让茎秆变得脆，这个原因很复杂。有研究说，这种变化可能和基因的控制有关。
在未来的科研中，我们能够通过挑选特定的基因来培育出农业上需要的各种特性。发现突变体的茎秆里，可溶性糖和淀粉的量跟普通水稻比起来有所不同。特别是到了灌水的时候，突变体水稻里的可溶性糖减少得比普通水稻多，这意味着更多的糖分被送到了稻谷里，使得稻谷更加饱满。
淀粉的多少也代表着水稻茎秆细胞壁的饱满程度和碳水化合物的移动情况。除了细胞壁的结构，细胞壁的饱满程度对突变体茎秆的坚固性也有影响。可是，因为细胞壁结构发生了变化，加上突变体茎秆含水量高，整体上变得不够充实，我们还不清楚细胞壁饱满度如何影响茎秆的坚固性。这个影响是整体因素造成的，还是个别因素，或者是两者一起作用的结果，这些都还需要我们进一步去探索。
现在研究突变体茎秆不容易倒的方法主要是看倒伏系数，这个系数和抗折力不一样的地方是它还考虑了茎秆的重量，所以更能反映出整体情况。有点像材料学里的弯曲强度，那也是把抗折力跟茎秆的粗细和厚度一起考虑进去的。
测试了不同水稻品种的茎秆，看它们能承受多大弯曲而不倒。结果发现，跟普通水稻比，这些突变体水稻的茎秆稍微脆一点，不过它们长得不高，按理说这样抗倒的能力应该不错。然后在实验室里用风洞吹风试验，看它们在强风中表现如何。结果显示，突变体和普通水稻在抵抗风吹倒这方面差不多，试验里模拟的风力能达到9级，这在陆地上可不常见，实验结果也让人信服。这说明即使突变体水稻的细胞壁结构发生了变化，它们还是能保持不错的抗倒能力。
再说，突变体之所以能更好地抵抗倒伏，也许是因为它们茎秆的粗细和厚度。在同样情况下，茎秆的横截面特点和面积会影响它承受力量的能力。可能有些突变体的茎秆又粗又厚，这样就能增强茎秆的韧性，看起来就更不容易倒。不过，要确定这一点，我们需要对突变体水稻茎秆的粗细和厚度进行很多次的测量和分析。
总结来说，水稻秸秆虽然数量多，但用起来挺麻烦的。用做燃料吧，热值不够，灰渣又多；想埋地里当肥料，韧性太大，分解得慢；要是喂牲口，纤维太多，牲口消化不了。不过，最近有一种脆茎水稻，它的茎秆脆脆的，分解快，也容易消化，挺受关注的。但问题是，这种水稻的茎秆变得太脆，可能会导致稻子倒伏。
