菜豆

更新时间:2024-10-11 21:49

菜豆(学名:Phaseolus vulgaris L.,英文名:Kidney bean),是豆科菜豆属一年生、缠绕或近直立草本植物,又名四季豆、芸(云)豆、玉豆等。茎被短柔毛或老时无毛;羽状复叶具3小叶,小叶宽卵形或卵状菱形;总状花序比叶短,小苞片卵形;花冠白色、黄色、紫堇色或红色;荚果带形,稍弯曲;种子长椭圆形或肾形,白色、褐色、蓝色或有花斑,种脐通常白色。花期春夏。

植物学史

起源与驯化

公认菜豆——四季豆起源驯化于美洲。前苏联著名植物育种学家、遗传学家瓦维洛夫在20世纪30年代就研究出,主要的栽培植物有八个独立的世界起源地,(普通)菜豆起源于其中第七个起源中心即南美和中美 (包括安的列斯群岛) ,南美(含秘鲁—厄瓜多尔—玻利维亚)这第八个起源中心则是菜豆的次生中心。研究者们对菜豆是一次或多次驯化事件的结果意见不统一。研究者们初时认为,在中美洲和安第斯山脉南部地区菜豆被分别驯化,随着时间的演化,逐渐出现两个不同的基因库,一个是从秘鲁南部到阿根廷西北部的安第斯基因库,另一个是墨西哥和哥伦比亚之间的中美洲基因库。但根据最新的遗传分析数据表明,菜豆首先在中美洲被驯化,再向南传播。菜豆与南瓜(Cucurbita moschata)和玉米(Zea mays)一起构成了北美本土农业的核心“三大姊妹”。

栽培历史

公元前7000-5500年,印第安人就开始采食菜豆;公元前5200-3400年,印第安人开始对菜豆驯化,并开始种植。1492年,哥伦布发现美洲新大陆后,菜豆由西班牙人传到欧洲和其他地方,后菜豆的栽培迅速扩大到全欧洲、非洲、亚洲的印度尼西亚和印度其他地区。15世纪,菜豆从美洲传入中国进行栽培,在中国已有500多年的种植历史;1654年,归化僧隐元将菜豆从中国传入日本;18世纪,菜豆传入俄国,并在俄国栽培食用。现菜豆已广泛分布于世界各地,栽培面积仅次于大豆。

形态特征

菜豆为一年生、缠绕或近直立草本。

茎、叶

茎被短柔毛或老时无毛。羽状复叶具3小叶;托叶披针形,长约4毫米,基着。小叶宽卵形或卵状菱形,侧生的偏斜,长4-16厘米,宽2.5-11厘米,先端长渐尖,有细尖,基部圆形或宽楔形,全缘,被短柔毛[7]。

总状花序比叶短,有数朵生于花序顶部的花;花梗长5-8毫米;小苞片卵形,有数条隆起的脉,约与花萼等长或稍较其为长,宿存;花萼杯状,长3-4毫米,上方的2枚裂片连合成一微凹的裂片;花冠白色、黄色、紫堇色或红色;旗瓣近方形,宽9-12毫米,翼瓣倒卵形,龙骨瓣长约1厘米,先端旋卷,子房被短柔毛,花柱压扁。

果实和种子

荚果带形,稍弯曲,长10-15厘米,宽1-1.5厘米,略肿胀,通常无毛,顶有喙;种子4-6毫米,长椭圆形或肾形,长0.9-2厘米,宽0.3-1.2厘米,白色、褐色、蓝色或有花斑,种脐通常白色。

分布范围

菜豆原产于美洲,现广布各热带至温带地区,广泛栽培于非洲东部、美洲、亚洲和欧洲西部等地。在中国全国均有栽培,北方和西南高寒冷凉地区尤多,主要分布于黑龙江、内蒙古、陕西、山西、云南、贵州、四川、新疆等地。

生长环境

野生菜豆的原产地位于中美洲地区和安第斯山脉。就野生菜豆的中美洲种群而言,更适应双峰型雨季和季中干旱期,通常在相对肥沃的火山土壤、受干扰地区或过渡森林空地中,在近赤道的地理范围内生长;而安第斯野生种群,生长在安第斯山脉的山坡上,更适应寒冷的气候。人工种植的环境下,绝大多数菜豆生产的环境位于半干旱地区、半湿润地区和湿润地区。

生长习性

菜豆属短日照植物(或中光性,一般在12-14小时以下),但多数品种对日照长短的要求不严格,日照时数8-10小时,开花期可提前,结荚也多;其喜光,对光照的要求较为严格,其中蔓生和半蔓生品种尤要求较长的光照。其喜温暖,不耐霜冻,植株生长适宜温度为15-25℃,开花结荚适温为20-25℃,10℃以下低温或30℃以上高温会影响植株的生长和正常授粉结荚;32℃以上的高温下生理代谢紊乱,易落花落荚,或荚小而畸形。菜豆性喜湿润,可耐一定程度的干旱,适宜生长于持水量60%-70%的土壤中,否则会不利于菜豆生根。菜豆对土壤要求比其他豆类高,最适宜生长在腐殖质含量高、土层深厚、排水良好且pH值6-7的壤土上,在砂质壤土、粉质壤土和黏土上都能生长,但重黏土和低温地,因排水和通气不良,影响根的吸收机能,造成落叶减产。

生育期

蔓生型菜豆的整个生育周期通常分为发芽期、幼苗期、抽蔓期和开花结荚期。

开花结荚

菜豆播种后25天左右开始花芽分化,从花芽分化到开花需13天左右。菜豆一般从傍晚开始进入开花过程,次晨5-7时开花最盛,9-10时基本开完,经2-3天凋萎。菜豆的花粉粒少,开花前一天的花粉即具有发芽力,以开花前10天至开盛时最高,开花后5-6h丧失发芽能力。菜豆的雌蕊在花前3天就可接受花粉而受精,以开花前一天授粉结实率最高。蔓生品种的花序为腋生,随茎蔓生长,花序陆续发生,因此花序较多,花期较长;矮生品种每株的花序少,花期短,在主枝的花数极少,大部分着生在侧枝上,在侧枝的花占85%-100%。植株花数的增加主要靠花序着生的节数增加,因此须在生育初期,供给植株充足的氮和磷。此外,菜豆从播种至开花的日数,矮性种35-40天,蔓性种45-55天;矮性种开花期为12-19天,蔓性种为25-44天。

菜豆从开花到食用器官(豆荚)成熟需20天左右,一般开花后30天左右完成种子发育。菜豆的结荚与着花数的情况相同。蔓生品种的结荚,分布在主枝和侧枝的花序上;矮性种的结荚分布和开花一样没有规律性。豆荚可分为有正常种子的荚、种子发育不完全的荚与没有种子的荚;种子发育不完全荚为数很少,多在开花后半期开的花出现。此外,菜豆的结荚率一般只有20%-30%,多者不超过40%-50%。

繁殖方式

自然繁殖

菜豆为自花授粉作物,自然杂交率小于1%。一般自凌晨开始开花,早晨5-7点开花最盛,10点以后少有开放。菜豆在开花前数天自行闭花授粉,授粉后4小时,受精率达80%左右,但成荚率仅有20%-50%。

人工繁殖

人工授粉

人工授粉时,通常选择盛花期植株上当天开放的新鲜花朵作为父本,选择生长盛期植株上的花序作为母本,应提前将镊子进行消毒处理;授粉时,温度尽量保持在18-25℃,22℃为荚用菜豆成功授粉的最适温度,当温度超过22℃,随着温度升高,授粉成功率会下降。

播种繁殖

菜豆的人工繁殖可采取播种繁殖。一般选择粒大、饱满、表面光滑、具光泽且无虫咬痕迹的新鲜种子。播种时,每穴播几粒,种脐朝下,保持一定的行株距,然后再上面覆盖一层一定厚度的薄土,出苗前不应浇水,种子出土后,要及时破膜放苗,以防温度过高,灼伤幼苗,随后,进入正常田间管理的阶段。

栽培技术

选地

应选择排灌方便、地下水位较低、土层深厚疏松、土壤肥沃、排水通气良好、有机质含量高、3年以上未种植过豆科作物的地块来种植菜豆;若土壤的pH值在5.5以下时,应施用石灰中和。

水肥管理

菜豆在幼苗期需水较少,水量过多,会造成营养生长过旺,而影响后期的生长,在结荚期,菜豆又需要较多的水分。因而,在栽培过程中,应重视及时调节土壤湿度,以及空气相对湿度。菜豆对氮、钾吸收最多,磷较少,对钙的吸收量也较多。首先应补充钾肥,钾肥主要在生育初期,对其茎、叶生长发挥效果。菜豆嫩荚迅速生长期,对钙肥的吸收较多,此时应注意补充,此外,钙还可增强菜豆的抗病性,并防止落叶。

中耕除草

菜豆在苗期主要是根系及腋芽的萌生,为使根强芽壮,必须适时中耕。早春地寒,中耕后疏松土壤能显著提高地温。中耕要早,第一次中耕,可在苗齐后进行;第二次中耕,要在第一片复叶展开后,开始抽蔓前进行。靠近植株根部处中耕要浅,穴间和行间中耕可以深一些,中耕时需打碎土块。此外,中耕应结合除草,对靠近植株根部的杂草,可以用手拔除,以免伤及植株;每次中耕结束后,要及时踵地,对植株根部进行培土。

支架引蔓

病虫防治

病害

炭疽病、根腐病、猝倒病等病害是发生在菜豆上的主要病害。炭疽病主要发生在菜豆的幼苗期到收获期,可在发病初期喷药预防,喷施波尔多液、百菌清可湿性粉剂等化学药剂;根腐病主要危害菜豆的根部,应立即拔掉病株,并在其病穴周围,撒石灰,以抑制其发展;猝倒病主要危害菜豆的幼苗,应及时拔除病死株,严重时,可用多菌灵拌干细土撒施,也可喷洒代森铵或多菌灵等化学药剂。

虫害

豆蚜(Aphis craccivora)、豆荚螟(Etiella zinckenella)、小地老虎(Agrotis ypsilon)等虫害是发生在菜豆上的主要虫害。豆蚜主要危害植株的叶片,应及时观察有翅蚜虫是否向菜田迁飞,若数量过多时,可喷施乐果或灭蚜松来进行防治;豆荚螟主要危害植株的果实,在成虫盛发期和幼虫孵化期喷药1-2次;小地老虎主要危害幼苗嫩茎或幼苗顶芽,可用糖醋液诱杀其成虫。

采收与包装

在开花后10-12天,当菜豆的豆荚饱满柔软,由扁变圆,颜色由绿转为淡绿,外表有光泽,种子略显露或尚未显露时应及时采收;若采收时间晚,还会导致植株养分消耗过多,引起植株早衰。菜豆收获后应尽快修理工整,及时包装、运输。临时贮存应保证有阴凉、通风、清洁、卫生的条件,防止日晒、雨淋、冻害以及有毒、有害物质的污染,堆码整齐,防止挤压等造成损伤;包装箱或包装筐应牢固,内外壁平整,疏木箱缝宽适当、均匀。包装容器保持干燥、清洁、无污染。此外,运输时需轻装、轻卸,严防机械损伤,运输工具要清洁卫生、无污染、无杂物;短途运输要严防日晒、雨淋,长途运输要注意采取防冻保温或降温措施,防止冻害或高温霉烂。

类型与品种

类型

菜豆的种质资源丰富,品种类型多种多样。世界热带农业研究中心按生长习性,将菜豆划分为矮生有限生长型、矮生无限生长型、匍匐无限生长型和蔓生无限生长型4个类型;根据栽培的菜豆品种特性,也常将菜豆分为蔓生、半蔓生和矮生3种类型。蔓生型的茎蔓攀缘生长,初生茎节的节间短,第3-4节开始节间伸长并抽蔓,为无限结荚习性,条件合适时主茎将不断生长,人工摘心后,可促进分枝生长;矮生型株高一般为20-60厘米,节间较短,上部节间稍长,主茎生长点发育成花芽,在主茎上有分枝1-5个,有些矮生型品种的第1对真叶的叶腋就开始出现分枝,上部分枝较少;半蔓生型介于蔓生型与矮生型之间,其随着栽培条件的不同可向蔓生型或矮生型转化。

此外,还可根据嫩荚的形状和颜色,将菜豆可分为扁荚类型、圆棍荚类型、厚肉荚类型、花荚类型、紫荚类型、黄荚类型和弯曲长圆条形等多种类型。

栽培品种

近种区别

主要价值

食用价值

菜豆可分为粒用菜豆(Dry bean)和荚用菜豆(Snap bean),前者主食子粒,后者主食嫩荚。粒用菜豆内果皮较薄,形成羊皮纸膜;而荚用菜豆的内果皮肥厚,是主要的食用部分。其籽粒含有丰富的蛋白质、膳食纤维、碳水化合物、胡萝卜素、纤维素以及多种人体必需的维生素和矿物质,可供煮食、炒食、凉拌等,是一种鲜嫩可口,色、香、味俱佳,营养丰富的优质蔬菜,世界各国(特别是欧、美洲一些国家)大多用来速冻和制罐头,中国多以嫩荚做鲜食。

此外,菜豆中含有一些抗营养物质,如植物凝集素、皂苷、胰蛋白酶抑制剂等,若食用未煮熟的菜豆,会引起食物中毒,但这些抗营养物质不稳定,烹饪时最好用沸水煮过,这些有毒因子就会分解释放,从而不会对人体造成伤害。

生态价值

菜豆可生物积累锌、锰和铁等元素,并对其毒性具有一定的耐受性,适合被用来修复重金属污染土壤,还可通过共生固氮来改善土壤和环境。

经济价值

菜豆是世界上种植面积最大的食用豆类,2016年全球产量约为2680万吨,种植面积占食用豆类面积的40%,总产量占食用豆类总产量的30%。在许多国家,特别是在拉丁美洲、非洲和亚洲部分地区,在每日的蛋白质摄入量中,菜豆占有较大比例;在加拿大、美国和欧洲等地区,菜豆是一种具有重要经济效益的食用豆类和蔬菜作物,在一些非洲国家,菜豆消费量也较高,如卢旺达、肯尼亚和乌干达的人均菜豆消费量每年为50-60千克。

药用价值

中医学认为菜豆的荚果可入药,其性甘、淡、平,有滋养、利尿消肿等功效,可治疗水肿、脚气病等症状。

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