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1.1植物学特征
(1)果实和种子
果实为荚果,所含种子数因种类而异。
如大豆1-4粒,多为2-3粒,扁豆2-3粒,豌豆4-8粒。
种子有圆形、椭圆形和肾脏形(蚕豆)等。
由种皮和胚组成。
胚是由两片肥厚的子叶和胚芽、胚轴、胚根组成。
子叶是贮存养料的器官,含有丰富的蛋白质、油脂等。
是种子萌发和幼苗生长初期的养分来源。
胚乳退化。
种皮上有一个明显的脐,是种子脱离珠柄后留下的痕迹。
种脐的大小、颜色(无色或浅色的最受市场的欢迎)、形状以及在种子上的位置依品种而不同。
豆类作物的种皮较厚而硬,常有硬实现象(也叫铁子)。
硬实种难于吸水膨胀,很难发芽,播前碾压、摩擦来擦破种皮,以利吸水发芽。
硬实现象在牧草种子中严重。
豆类种子的大小常以百粒重表示,如大豆:
百粒重<
14g为小粒种,14-20g为中粒种,20g以上为大粒种。
颜色有黄、青、灰、褐、黑等。
(2)根
为直根系,由主根、侧根及根毛三部分组成。
主根粗大入土深1m左右,侧根发达。
根系主要集中在20-25cm的土层中。
特点是有根瘤。
根瘤内有根瘤菌与豆类作物共生,因根瘤菌是好气性微生物,故靠近地表的根瘤菌多,深层较少。
其大小、形状因作物种类而不同,一般说来,发育良好,个体较大,呈粉红色的根瘤,其固氮能力较强。
(红色是红色的豆血红蛋白的颜色,它在根瘤中起调节氧的缓冲剂作用,它向类菌体提供低浓度和高流量的O2,这是进行固氮作用的必要条件之一,固氮酶在氧压较高时失活)。
为了促进根系和根瘤菌的生长发育,要求适当深耕,精细整地,勤中耕,以保土壤疏松,通气良好。
(2)茎
多数属于草质茎,较软,中空。
只有大豆茎木质化程度较强。
大多为圆形,但蚕豆为方形。
按茎的生长习性不同,可分为直立型、蔓生型、攀缘型三种。
直立不倒,分枝及结荚部位稍高、株型紧凑的品种,便于机械化作业。
茎秆柔弱、枝叶繁茂的品种多用于饲料及绿肥种植。
(3)叶
由子叶和真叶组成。
第一对真叶为单叶,第三及以后的叶为复叶,互生或对生,有叶柄和托叶。
按复叶的形状可分为三类:
1、)三出复叶:
大豆、小豆、绿豆、菜豆等。
(发芽时下胚轴有延伸,子叶出土,要浅播)
2、)掌状复叶:
羽扇豆。
(发芽时下胚轴有延伸,子叶出土,要浅播)
3、)羽状复叶:
蚕豆、豌豆、箭舌豌豆等。
(子叶不出土)
有的叶轴末端的小叶变为卷须,有攀缘性,如豌豆。
有的变为刺状,如蚕豆。
(4)花
花着生在叶腋间的花梗上,为总状花序。
蝶形花。
由两个苞片,小呈管状,5个萼片,下部联合成管状,上部裂开,一枚旗瓣,两枚翼瓣和两枚龙骨瓣组成。
花冠有白、红、黄、紫等色,雄蕊10枚,9枚基部联合,一枚分离,称二体雄蕊。
雌蕊一枚,子房上位。
一般自花授粉,也有异花授粉的,如蚕豆。
1.2生物学特性
(1)生育时期的划分
将全生育期划分为五个生育时期:
种子萌发出苗、幼苗生长、花芽分化、开花结荚、鼓粒成熟。
(2)对外界环境的要求
①需水特点
豆类作物有两个需水高峰:
种子萌发期和开花结荚期。
因种子含有丰富的蛋白质,亲水性强,所以需水多。
种子发芽吸水比禾谷类高出一倍。
如蚕豆吸水占种子重量的88.3%,豌豆为98.5%,大豆为120-140%,扁豆为112.6%,因此,播前要注意整地保墒。
开花结荚期是豆类作物的需水临界期。
因为这时一方面进行旺盛的营养生长,另外开花授粉,形成荚粒,需大量水分。
如此时受旱,则花荚脱落增加,产量下降。
豆类作物又是不耐涝的作物,土壤湿度太大或地面积水,影响根系及根瘤的发育,雨后或灌水后必须注意排水。
不同的豆类作物需水也有差异。
如扁豆耐旱力较强,而蚕豆、豌豆则喜湿润,不耐旱,因此其分布也不同。
②对温度的要求
根据豆类作物对温度的不同要求,可分为春拨和秋播两种类型:
春播型:
如蚕豆、豌豆,发芽最低温1-4℃,在较低温度下通过春化阶段,耐低温性较强,开花结荚以15-22℃为适宜,26℃以上对生长发育不利“蚕豆种在冰茬上,豆荚结在根根上”。
秋播型:
如大豆、小豆,发芽最低温8-10℃,在较高温度下通过春化阶段,耐低温性能较弱,开花结荚以18-25℃为宜,16℃以下对生长发育不利。
③对日照的要求
根据对日照长短不同的要求也可分为两类:
春播:
蚕豆、豌豆为长日照作物,延长光照可提前开花结实;
秋播:
大豆、小豆为短日照作物,缩短光照可提前开花结实。
这对引种很重要,短日照由南向北引种时,生育期延长,一般应选早熟品种,长日照豆类由南向北引种时,生育期缩短,一般应选晚熟品种。
2根瘤菌与根的共生特性和根瘤菌固氮
2.1根瘤菌
根瘤菌是一种秆状细菌,随着根瘤的发育,逐渐变为粗秆状或球状,有时一端膨大或分叉,成为梨形、棒槌形、“T”、“Y”,这些形态称为类菌体---具有固氮酶、钼铁蛋白和铁蛋白,能吸收空气中的分子态N2并被固定转化---这种固氮特性叫有效性。
根瘤菌的突出特点之一是能够进入豆科作物根内,在其中繁殖,并形成根瘤,即具有感染性。
根瘤菌的各个菌株都只能感染一定的豆科植物,有的菌株只感染一种豆科植物,而有的可感染多种植物,这是它的专一性。
2.2共生特性
根瘤菌侵入根后大量繁殖,形成根瘤,进行固氮,供给豆类作物,它可提供豆类作物一生所需氮的1/2—3/4,其中开花期固氮能力最强。
豆类作物以其光合作用所形成的碳水化合物(酮类及其它物质)作为根瘤菌的营养(大豆12%的光合产物供根瘤生长),所以它们是共生关系。
并且它们各自的生长发育或固氮能力受彼此发育的影响。
2.3根瘤菌固氮
根在生长发育过程中分泌一些物质刺激根瘤菌繁殖,根瘤菌将根分泌的色氨酸转化为β—吲哚乙酸等,刺激根毛卷曲,在根瘤菌的作用下,根毛细胞壁变软,同时根瘤菌侵入根毛细胞(也有通过侧根穿过表皮的裂隙部位进入的)。
侵入的部位细胞壁内陷,并开始分泌一种含纤维质的物质,将根瘤菌包围起来。
随着根瘤菌向前推进,形成一条套状的侵入线—感染和侵入线的形成。
当侵入线达到皮层3-6层细胞时,处在其前方靠近内皮层的细胞受到影响,开始分裂成为根瘤的分生组织,于是在根外就出现根瘤。
根瘤菌在细胞内大量繁殖后,转化为类菌体—它有固氮酶。
2.4固氮过程
铁钼蛋白和铁蛋白组成的固氮酶系统吸收分子态N2,N2被吸收后,N原子间的三价键被破坏,然后被氨化成NH3,NH3与α酮戊二酸合成谷氨酸,以这种方式参与N代谢。
2.5根瘤菌的生长繁殖及固氮最适的土壤环境条件
1通气良好。
②土壤富含P、Ca、钼、硼等矿质元素。
③中性或微酸性土壤。
④土壤持水量保持在50-60%。
⑤土温25-28℃。
3豆类作物在甘肃省的分布(略)
第三节大豆(Soybean)
1大豆的分布和生产概况
大豆的主要生产国是美国、巴西和中国,三国占世界的94%。
单产高的国家有哥伦比亚、加拿大、墨西哥等。
2000年世界平均㎏/hm2,我国㎏/hm2。
大豆原产于我国:
①栽培大豆由野生大豆进化而来,野生大豆遍及全国各地,且有进化程度不同的各种类型;
②我国是世界上最早有大豆文字记载的国家;
③我国发现最古老的大豆出土文物;
④国外所栽大豆全由我国引入。
我国的大豆,主要集中在东北的松辽平原和华北的黄淮平原。
我省的大豆,黄河以东地区多进行春播和麦茬复种夏大豆,有的与禾谷类作物间套作;
河西常与玉米等间作,多以中早熟品种为主。
常年播种面积50万亩左右,单产100㎏上下/亩。
近年来,随着商品率的提高,种植面积正在扩大。
2大豆栽培的生物学基础
2.1形态特征
1、茎
大豆的茎包括主茎和分枝两部分,按主茎生长形态分为:
1蔓生型---主茎细长,匍匐,野生大豆中较多。
2直立型---主茎粗壮直立,株矮,节间短,多为有限结荚习性品种。
3半直立型-主茎基部较粗壮,中上部细,有缠绕现象。
多为无限结荚习性品种。
大豆的分枝由主茎基部节上腋芽发育而成,中上部的芽发育成花。
据侧枝的多少又分为:
①主茎型---分枝1-2个或无,荚果主长在主茎上,适合密植和机械作业。
②分枝型---分枝5个以上,荚果在主茎和分枝上,分布比较均匀。
③中间型---分枝3-4个,主茎较坚韧。
2、叶
开花结荚期单株叶面积达最大,后期逐渐下降,各叶寿命不同,基层短,中层最长。
基部叶柄短,中层最长。
每个叶片养分输送曲线性大,本叶片输送给本叶片荚果的养分较多,因此成熟的荚果叶子脱落较快。
3、花序
总状花序。
着生在主茎及分枝叶的叶腋间,每节上呈簇生长。
花序主轴称花轴,据花轴的长短分为:
长花序---花轴长度在10㎝以上;
中长花序--花轴长度3-10㎝;
短花序--花轴长度小于3㎝。
4、荚果
荚果由子房发育而来。
内有2-3粒种子,也有一些秕粒。
秕粒率高达15—40%,就其部位来说,每个荚果基部秕粒率高;
每个花序顶端多,基部少;
整株主茎少,分枝多。
产生的原因:
授粉后,营养供应不足,结荚期阴雨连绵或土壤干旱等。
2.2生长发育
(1)生长习性
根据其生长方式分为:
有限生长习性、无限生长习性和亚有限生长习性三类。
后者生长习性介于前两者之间。
前两者生长习性比较如下表。
(2)各期生长发育特点
⑴种子发芽出苗春播大豆在土温6~7℃时进行播种,种子发芽需吸收种子重量120~140%的水分,要求土壤疏松,有充足的氧气。
表10-1两种生长习性大豆生长发育特性和对环境的要求
主要性状
无限生长习性类
有限生长习性类
生长习性
不断生长
开花后不再生长
分枝序型
尖顶
平顶
开花顺序
自下而上
自上而下
开花时间
早
晚
花期长短
长,边开花边生长,30—40天。
短,花期集中,20d左右
并进生长的关系
矛盾较大
小
生态要求
耐干旱、瘠薄,易倒,能利用一切可利用的条件
耐水肥,不倒伏
分布
北方
南方
⑵幼苗生长(从出苗~分枝出现)
根系生长比地上快。
要培育壮苗,壮苗的标准是:
①根系发达;
②茎秆粗壮;
③节间短;
④叶片肥厚;
⑤叶色浓绿,生长敦实稳健。
⑶花芽分化(开始分化~花开放)一般25~30d。
早熟品种在第三片复叶出现,晚熟品种在第七复叶出现时开始分化。
分为四个阶段:
①花芽原始体形成;
②花萼原始体形成;
③花瓣原始体形成;
④雌雄蕊原始体形成。
开花前一个月环境条件的好坏决定花的多少。
花萼原基出现,营养生长和生殖生长并进,根系发育旺盛,茎叶生长快,花芽分化迅速,此期是水肥临界期。
⑷开花结荚
1营养生长和生殖生长对光合产物竞争激烈;
②此期为一生中需水肥最多的时期,要尽量满足水肥,让其多开花、多结荚。
⑸鼓粒成熟期(开花后~收获),30d左右。
保证种子正常发育的条件是:
①充足的水肥供应;
②植物本身贮藏的物质要丰富,防止根系早衰,叶片同化作用要强。
2.3花荚脱落
每株大豆花、蕾、荚脱落数一般占总花熟的45~70%。
这与品种有关,有限生长习性品种脱落率较低为38%,无限生长习性品种脱落率高为52.5%;
对一株来说,主茎上少。
分枝上多;
同一个花轴上顶部较多。
脱落的比例:
花蕾脱落占10%,主要在开花后花轴顶部脱落。
花脱落占50%,主要在开花后3~5d以内脱落。
荚果占40%,在开花后7~15d脱落。
2.4花荚脱落的原因:
⑴生长发育失调:
①营养生长过旺,营养分配中心是长叶、长茎,花荚所得营养少而脱落;
②营养生长过弱,叶面积过小制造的营养少而脱落。
⑵养分局部分配特点:
主要分配给同一节位的花荚上,当植株繁茂,株间郁蔽,被遮阴的叶形成的光合产物少,花荚所得养分少。
⑶外部因素:
①土壤水分过多或不足;
②土壤养分不足或N肥过多;
③光照条件恶化,过于密植而致;
④北方花期冷害。
⑷与品种特性有关。
2.5防止花荚脱落的途径:
1、确定合理种植密度;
2、确定合理的水肥管理措施,使营养生长和生殖生长协调进行。
3对环境条件的要求
3.1对光照的要求
①时间:
要求短日照。
即短白天长黑夜,是花芽分化的要求。
缩短日照提前开花,延长日照,延迟或不开花。
②光强:
要求很低,光饱和点较低,仅2.1万米烛光,玉米为10万米烛光。
3.2对温度的要求
大豆为喜温作物,各期要求不同。
不耐低温,尤其在花期最不耐低温。
生育时期
最低温(℃)
最适温(℃)
发芽期
6--7
20—22
出苗期
8—10
花芽分化期
16—17
21—23
开花期
17—18
22—25
子粒形成期
13—14
成熟期
8--9
19—20
3.3对水分的要求
大豆是喜水作物,蒸腾系数580~744,有两个高峰期。
农谚有:
“干花湿荚,亩收石八。
湿花干荚,有秆无瓜”
3.4对矿质营养的要求
⑴对氮的要求
有根瘤菌固氮,对氮的要求不高。
根瘤菌固定的氮占总氮量的1/2~3/4。
两头少,开花结荚期多,需要适量的氮。
由此施氮的原则是:
①根据土壤中N的含量施氮:
有效氮<3mg/100g土时,用氮肥作种肥增产显著;
若>5mg/100g土时,效果不明显。
土壤中有过多的N反而会降低根瘤菌的固氮作用,植株内C/N比较低,供给根瘤菌的糖粉降低,固氮能力下降。
2根据品种施氮,早熟,茎秆强壮的品种在肥力中等的土壤上可施氮肥。
晚熟品种施用氮肥时要特别注意生长过旺,并进生长矛盾加剧。
③开花期需N较多,追肥效果好。
⑵对磷的要求
豆科作物对磷要求多,特别是苗期—开花期要求多。
出苗前后的八周对磷要求更为迫切,这时磷足,即便是后期却磷也不要紧。
若土壤的含磷量<2--3mg/100g土,施磷效果显著。
4大豆蛋白质及油脂的积累
4.1蛋白质的积累
随种子的形成蛋白质逐渐增加。
幼嫩荚果成熟荚果
氨基酸12%2%
蛋白质28%38%
4.2油分的积累
由脂肪酸和甘油合成油脂。
先积累脂肪酸,后合成油脂。
油脂主要是在开花后至第46d内积累的。
在叶、子粒中以小油滴的形式存在。
一般油脂和蛋白质的积累呈现负相关。
土壤水分充足时,合成的油脂多。
因脂肪酶需水分充足,相反,土壤干旱时不利脂肪酶而蛋白质合成多。
不灌水含油17.36%含蛋白质48.0%
灌水含油26.69%含蛋白质30.0%
另外,施磷多利于油脂的积累。
随纬度增高,含油增加。
其它油料作物也是随海拔、随纬度而增加。
大豆prot.含量的多少与地理纬度呈负相关。
不同品种含油量不同,黄种皮的含油率高,饱满、呈圆形的含量高,长扁、褐色、茶色的含油率小。
5大豆低产原因分析及增产途径
5.1低产原因
5.2增产途径
6大豆的栽培技术
6.1轮作
1、对前作的要求①不能连作,隔一年也不行。
即不能重茬和迎茬。
否则将减产,原因是:
A、病虫害严重,线虫病很重;
B、土壤养分失调,N增加,P减少;
C、根分泌亚铁盐等有毒物质。
②也不能和其它豆类作物重茬和连作。
③对其它茬口要求不严,都可种植,但为了高产,应在前茬作物多施肥。
2、对后作的影响大豆茬是富含N素和有机质的好茬口。
土壤疏松、杂草少,但磷素缺乏。
应注意补磷。
6.2肥料管理
1、基肥有机肥量少,一般1000--1500㎏即可,加50㎏过磷酸钙。
2、种肥不管土壤肥力高低,施过磷酸钙10--15㎏/亩,增产效果好。
瘠薄时施硝铵5-7.5㎏/亩,且N、P配合较好。
3、追肥开花初期,土壤肥力低,不封行,生长弱时,亩追施硝铵5-7.5㎏配合7.5-10㎏过磷酸钙为宜。
若土壤肥力高,基肥足则不必追N肥。
6.3播种
1、播期河西春大豆下/4,陇东、中部地区在中/4。
土温达8-10℃为适期,不可过早(晚霜害)或过迟(减产)。
2、播法均匀播种增产显著,单株分布均匀,光照充足,通风,个体发育旺盛。
3、播深3-5cm为宜,子叶出土,要浅。
整地精细。
6.4密度
1、根据品种特性叶宽、分枝多的要稀,相反,叶窄、主茎型的要密一些。
2、根据土壤肥力肥沃、施肥多、有灌溉条件的适当稀播,一般1.2-2万株/亩。
从亩株数、株荚数、荚粒数及粒重四个产量构成因素来看,荚粒数和粒重稳定,亩株数对株荚数影响较大。
即密度增加提高的单位面积增产率要高于单株下降(株荚数)的数值。
6.5灌水(参前:
各期生长发育特点和对水分的要求)
6.6中耕锄草
根瘤菌为好气性细菌,多中耕利于根系生长。
子叶出土第一次,苗高10cm第二次,提倡勤中耕,每10-15天一次,至封垄为止。
6.7适期收获
黄熟末期为最适。
此时植株变为黄褐色,荚果全为黄色。
种子和荚皮脱离,种皮的颜色达本品种固有的色泽。
7夏大豆的栽培技术要点
7.1夏大豆和春大豆在生态条件和生长发育上的区别
1出苗快,苗期短,开花早。
因温度高,出苗快,日照由长变短,抑制营养生长,促进生殖生长,开花早。
2播种前后田间蒸发量大,因此播前要及时整地保墒,保证全苗。
3苗期杂草多。
4夏大豆的花期在雨季(8月份),可满足花期需水。
5生长期短,营养体小,分枝少,要增加密植程度。
7.2栽培特点:
“四早一密”
(1)选育早熟品种,生育期90d左右。
(2)播前早作好准备,为及时播种创造条件①在小麦地上多施肥。
②麦收前10~15d灌水一次,既满足小麦灌浆需水又满足大豆的播种。
③麦收后及时浅耕灭茬,整地保墒。
(3)抢时早播例:
从夏至(22/6)始,隔5d播一次,结果每迟5d,减产20%。
(4)早管理,猛促幼苗生长①早锄草。
②苗期有充足的土壤水分。
③增施种肥,早施追肥。
(5)增加密植程度>45万株/hm2(春大豆22.5~45万株/hm2)。
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