1. 大豆簡介

大豆是世界上最重要的豆科糧食作物，也是所有種植的糧食作物中產(chǎn)量排名前五的作物之一。大豆是植物蛋白和油脂的重要且廉價(jià)的來源之一，是優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)和脂肪最便宜、最豐富且最易獲取的來源。由于其在食品和工業(yè)產(chǎn)品中的多種用途，它被稱為 “神奇的作物”。

平均而言，大豆籽粒含有約 20.5% 的碳水化合物、43.2% 的蛋白質(zhì)、20.0% 的油脂、4.5% 的礦物質(zhì)、3.7% 的纖維和8.1% 的水分。它是世界上第一大油料作物。

大豆油含有亞麻酸、亞油酸和油酸等脂肪酸。其蛋白質(zhì)是完全蛋白質(zhì)，包含所有必需氨基酸。在飲食中，它能提供賴氨酸和色氨酸，而這些氨基酸在玉米和小麥等禾本科植物性食物中是缺乏的。此外，它還含有大量的礦物質(zhì)、鹽類和維生素（硫胺素和核黃素）。種子中的碳水化合物主要是蔗糖和水蘇糖（一種由蔗糖和半乳糖組成的化合物）。種子還含有不溶性碳水化合物纖維素、半纖維素和果膠，這些物質(zhì)可作為膳食纖維。

可以用大豆制作大量的東西方菜肴，如面包、kachori（一種印度油炸面點(diǎn)）、糕點(diǎn)、餅干、糖果、khoa（印度奶制甜點(diǎn)）、paner（印度奶酪）、rabdi（印度奶制甜品）、粉末狀食品原料、巧克力、冰淇淋、蛋白質(zhì)零食、soybari（營養(yǎng)棒）、作為蔬菜的青豆莢、罐裝種子蔬菜、干烤種子等。大豆是一種幾乎與牛奶一樣完美的食物，而且當(dāng)發(fā)芽時(shí)，還富含鐵和維生素 C。

按重量計(jì)算，大豆的蛋白質(zhì)產(chǎn)量約為肉類的兩倍，是雞蛋、小麥和其他谷物的四倍，是面包的五到六倍，是海軍豆、核桃和其他堅(jiān)果的兩倍，是牛奶的十二倍。大豆作為許多必需營養(yǎng)素的來源，被廣泛用于人類食品中，相關(guān)產(chǎn)品包括豆?jié){、嬰兒配方奶粉和面粉。大豆蛋白可以加工成組織化植物蛋白，用于生產(chǎn)植物漢堡。大豆經(jīng)過發(fā)酵可生產(chǎn)醬油。豆腐是從豆?jié){中分離固體物質(zhì)而制成的。發(fā)芽的大豆種子可用于制作沙拉。

它能夠?yàn)楹罄m(xù)作物留下相當(dāng)于每公頃 35-40 公斤氮的殘留氮效應(yīng)。大豆能夠耐受輕度干旱和洪水，且比玉米更易存活。它提供了良好的保護(hù)覆蓋，能夠攔截雨水和風(fēng)力，從而最大限度地減少土壤風(fēng)蝕。它被廣泛用于制造食用油和植物酥油。大豆油可用于油炸，也可作為人造黃油和沙拉醬的成分。該油還可用于生產(chǎn)墨水、油漆、化妝品和生物柴油。生物柴油是內(nèi)燃機(jī)的可再生燃料。大豆粕被廣泛用作家禽、豬和牛飼料的蛋白質(zhì)成分。它還可用作飼料、干草、青貯飼料等。其飼料和餅粕是牲畜和家禽的優(yōu)質(zhì)營養(yǎng)食品。大豆通過根瘤固定大氣中的氮，并在成熟時(shí)通過落葉來增強(qiáng)土壤肥力。

2. 大豆的起源與歷史

大豆原產(chǎn)于中國，是最古老的栽培作物之一，可能與烏蘇里大豆（Glycine ussuriensis）有關(guān)，這是一種仍在該地區(qū)發(fā)現(xiàn)的小粒野生近緣種，大約在公元前 2800 年起源于中國。野生形式是一種細(xì)長的纏繞藤本植物，即野生大豆（Glycine soya），被認(rèn)為是在中國、滿洲和韓國出現(xiàn)的栽培大豆（Glycine max）的前身。中國人在近 3000 年前將其馴化，它被視為其文化生存所必需的神圣谷物。

它在 19 世紀(jì)初被引入北美，最初被用作一年生干草作物，并作為綠肥翻耕入土。20 世紀(jì)初，喬治?華盛頓?卡弗（George Washington Carver）對大豆作為食物來源進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。大豆的早期推廣者是福特汽車公司的創(chuàng)始人亨利?福特（Henry Ford）。

它于公元 1000 年從中國中部通過絲綢之路引入印度北部，是庫馬盎丘陵和那加丘陵地區(qū)的重要食物來源。在庫馬盎和加瓦爾丘陵地區(qū)以及中央邦的一些地方也種植黑籽大豆。

3. 大豆的地理分布

2004 年，全球大豆種植面積為9120 萬公頃，產(chǎn)量為 2.065 億噸。主要的大豆種植國家有美國、中國、巴西、墨西哥和俄羅斯。在印度，中央邦和馬哈拉施特拉邦是大豆的主要生產(chǎn)地，占種植面積的 87% 和產(chǎn)量的 82%。

4. 大豆植株的植物學(xué)特征

大豆屬于豆科蝶形花亞科。大豆是一種直立、叢生的一年生植物，具有高度的形態(tài)多樣性。大豆由胚根形成的主根組成。在大豆植株中，可以看到沿著主根排列成四行的眾多側(cè)根，以及從下胚軸下部產(chǎn)生的數(shù)條高度分枝的不定根，不過主根的直徑稍大一些。

根的表面有根瘤，大約在播種后 10 天可見，在成熟時(shí)根系會廣泛形成根瘤。根系的深度取決于土壤類型和栽培措施，例如在疏松的土壤類型中，主根可深入達(dá) 2 米，側(cè)根可達(dá) 2.5 米。根瘤形成：當(dāng)根瘤菌附著在根冠后方狹窄區(qū)域的根表皮細(xì)胞上時(shí)，根瘤形成開始。大豆的最大產(chǎn)量在很大程度上取決于良好的根瘤形成和廣泛的根系。健康根瘤的特征性粉紅色是由于豆血紅蛋白，其在根瘤形成后的第一周內(nèi)會增加。根瘤的起始發(fā)生在根毛形成之后，由日本慢生根瘤菌（Bradyrhizobium japonicum）引發(fā)。根部分泌促進(jìn)包括根瘤菌在內(nèi)的土壤微生物快速生長的物質(zhì)。無論進(jìn)入機(jī)制如何，根瘤菌都是通過根毛表皮細(xì)胞進(jìn)入根部的。感染的第一個(gè)跡象是根毛尖端的伸長和卷曲。進(jìn)入后，細(xì)菌形成菌絲并進(jìn)入宿主細(xì)胞質(zhì)。宿主細(xì)胞同時(shí)快速分裂，導(dǎo)致感染絲的破裂和消失。細(xì)胞分裂兩周后，細(xì)胞的進(jìn)一步生長是由于細(xì)胞沿向頂方向的擴(kuò)大。在根瘤起始后第 4 周末，直徑和生長停止，形成直徑 3-6 毫米的成熟根瘤。細(xì)菌也快速分裂，因此根瘤中心區(qū)域的細(xì)胞充滿細(xì)菌，此階段的細(xì)菌被稱為類菌體。

類菌體以 4-6 個(gè)為一組被膜包裹。豆血紅蛋白在根瘤起始后的前兩周內(nèi)增加。當(dāng)豆血紅蛋白出現(xiàn)且細(xì)菌分裂停止時(shí)，固氮開始。固氮持續(xù)到根瘤年齡的第 6 至第 7 周，此時(shí)根瘤開始衰老。莖：莖是由形成莖下部的種子軸下胚軸伸長形成的。莖的高度及其分枝習(xí)性取決于品種。飼料類型的莖非常多分枝，具有長的匍匐或水平匍匐分枝，而谷物類型的莖則短而直立。莖上有毛或被短柔毛，因此看起來呈白色，并且這些毛在植物的整個(gè)生命周期中都存在。葉：大豆有四種不同類型的葉子，即隨著幼苗出土的子葉或種子葉、兩片簡單的初生葉、三出復(fù)葉和托葉。初生葉本質(zhì)上是橢圓形的，葉柄長約 1-2 厘米。所有葉子都有羽狀脈序。簡單的初生葉和子葉相對排列，而三出復(fù)葉在莖上交替排列。每片葉子的基部都有一對托葉。三出復(fù)葉的小葉有光滑的和具短柔毛的，盡管短柔毛的程度因品種而異。第四種類型的葉子是非常小的成對托葉，存在于每個(gè)側(cè)枝的基部。開花：花的起始受光周期、溫度和基因型的控制。大豆莖的生長和開花習(xí)性有兩種類型：無限生長型和有限生長型。對于無限生長型莖，頂芽（頂端分生組織）繼續(xù)生長并產(chǎn)生腋生總狀花序類型的花序，豆莢均勻地產(chǎn)生在莖 / 分枝上，朝著莖的頂部頻率逐漸降低，例如 Ankur、Kalitur、T-49 等品種。有限生長型的特點(diǎn)是當(dāng)頂端分生組織變成花序時(shí)，營養(yǎng)生長停止。這種類型的莖具有腋生和頂生總狀花序，豆莢沿著莖密集簇生，例如 Alankar、Bragg、PK 472、PK 416 等品種。無限生長型的開花期以及營養(yǎng)生長和生殖生長的重疊時(shí)間比有限生長型更長。基因 Dt1 和 Dt2 分別負(fù)責(zé)有限生長和無限生長習(xí)性。

大豆花小，顏色為紫色或白色，是自花授粉作物。大豆莢直或稍彎曲，長度因品種而異，從小于2 厘米到 7 厘米或更長不等。成熟時(shí)莢的顏色從淺黃到黃灰色、棕色或黑色不等，這取決于莢上存在的胡蘿卜素和葉黃素色素的程度。單個(gè)花序上的莢數(shù)從 2 個(gè)到 20 多個(gè)不等，單株上可達(dá)400 個(gè)。種子：完全發(fā)育的種子在開花后 35 至 45 天形成。種子小而堅(jiān)硬，圓形至橢圓形，種皮光滑有光澤，有小而明顯的種臍。種子的顏色可能為黃色、綠色、紅色、黑色、略帶斑點(diǎn)或偶爾為雙色，這取決于品種。大豆的萌發(fā)是子葉出土型，子葉露出土壤。胚根的生長（向下生長）迅速，當(dāng)它長 2-3 厘米時(shí)，第一根側(cè)根出現(xiàn)。子葉通過下胚軸的快速生長被提升到土壤上方。

5. 大豆的分類

大豆屬于豆科，蝶形花亞科，大豆屬，染色體數(shù) 2n=40。根據(jù)形態(tài)、莢的顏色、籽粒大小和形狀，大豆可分類如下。滿洲分類：根據(jù)這種基于種子顏色的分類，大豆被分為 3 組：

（i）黃色組 —— 它們售價(jià)更高。具有淺色種臍的黃色種子、具有金色種臍的黃色種子、具有棕色種臍的黃色種子。

（ii）黑色組 —— 種子為黑色，有小粒、大粒和扁平種子，市場價(jià)值低。

（iii）綠色組 —— 種子表皮為綠色，具有黃色和綠色的胚。

馬丁分類：基于大豆種子的形狀，馬丁將大豆分為三組，即橢圓大豆（蛋形種子）、球形大豆（圓形種子）和壓扁大豆（壓扁種子）。

6. 大豆植株的生長與發(fā)育

了解大豆如何生長和發(fā)育非常重要。由于它們的營養(yǎng)生長和生殖生長階段會持續(xù)數(shù)周，許多環(huán)境條件會影響最終產(chǎn)量。在特定生長階段，水分過多或過少都會影響其生長表現(xiàn)。甚至大豆的類型，即有限生長型或無限生長型，也會影響植株開始開花或結(jié)莢階段的時(shí)間。大豆的生長階段：已經(jīng)為大豆的生長和發(fā)育制定了一個(gè)描述性系統(tǒng)。下面給出的圖片和描述代表了一個(gè) II 組無限生長型大豆品種。典型的大豆植株遵循相同的一般發(fā)育模式。然而，階段之間的具體時(shí)間、葉片數(shù)量和植株高度可能因品種、環(huán)境、位置、種植日期和種植模式而異。

VE - 出苗：取決于土壤濕度、土壤溫度和種植深度，VE 或出苗發(fā)生在種植后 1-2 周。在這個(gè)階段，子葉在土壤表面之上。在 VI 生長階段之前失去子葉可能導(dǎo)致產(chǎn)量減少 8-9%。根瘤形成通常在這個(gè)生長階段開始。

VC - 子葉期：在這個(gè)生長階段，子葉完全展開，單葉展開。單葉位于植株的第一個(gè)真節(jié)上。編號的 V 階段從單葉上方的第一個(gè)節(jié)開始（V1 實(shí)際上是植株的第二個(gè)真節(jié)）。

V1 - 第一片三出復(fù)葉（第二節(jié)）：盡管這是第二個(gè)真節(jié)，但這個(gè)階段標(biāo)志著產(chǎn)生第一片三出復(fù)葉的第一個(gè)節(jié)。當(dāng)?shù)谌婀?jié)的小葉展開時(shí)（小葉邊緣不再接觸），三出復(fù)葉被認(rèn)為完全發(fā)育。

V2 - 第二片三出復(fù)葉（第三節(jié)）：處于 V2 階段的大豆植株有兩片完全發(fā)育的三出復(fù)葉。在 VE 生長階段形成的根瘤開始為植株積極固氮。側(cè)根在大豆行之間的土壤頂部 6 英寸處快速生長。

V3 - 第三片三出復(fù)葉（第四節(jié)）：現(xiàn)在在單葉上方有三片完全發(fā)育的三出復(fù)葉。

V4 - 第四片三出復(fù)葉（第五節(jié)）：單葉上方有四片三出復(fù)葉。

V5 - 第五片三出復(fù)葉（第六節(jié)）：單葉上方有五片完全發(fā)育的三出復(fù)葉。莖頂部葉腋的腋芽看起來呈叢生狀，并開始發(fā)育成花簇。植株將發(fā)育的總節(jié)數(shù)在這個(gè)生長階段確定。

V6 - 第六片三出復(fù)葉（第七節(jié)）：單葉上方有六片三出復(fù)葉。然而，到這個(gè)生長階段，子葉和單葉已經(jīng)脫落，在節(jié)上留下疤痕組織，但仍需要識別以進(jìn)行正確的階段劃分。

R1 - 初花期：當(dāng)主莖上的任何節(jié)位有一朵開放的花時(shí)，植株處于 R1 生長階段。通常，處于 R1 階段的植株高 15-18 英寸，處于 V7 到 V10 生長階段。開花往往從第三到第六節(jié)開始，并向上和向下進(jìn)行。腋生分枝在主莖開花幾天后開始開花。到 R5 時(shí)，新花的出現(xiàn)幾乎完成，開花高峰期出現(xiàn)在 R2.5 和 R3 之間。在這個(gè)生長階段，垂直根生長急劇增加，并且根的生長速率一直很高，直到 R4 到 R5 生殖階段。

R2 - 盛花期：當(dāng)主莖上有完全發(fā)育葉的兩個(gè)最上部節(jié)位之一有開放的花時(shí)，植株處于 R2 生殖階段。植株往往處于 V8 到 V12 生長階段，高度約17-22 英寸。在這個(gè)階段，植株已達(dá)到其成熟高度和總成熟節(jié)數(shù)的約 50%。在這個(gè)階段，植株正在快速積累干物質(zhì)和養(yǎng)分，最初在營養(yǎng)組織中，但隨著種子開始發(fā)育，養(yǎng)分積累將轉(zhuǎn)移到豆莢中。根瘤中的固氮作用迅速增加。根繼續(xù)深入土壤剖面，在這個(gè)階段，側(cè)根已經(jīng)生長穿過行間空間。如果植株被 50% 落葉，產(chǎn)量將減少約 6%。

R3 - 初莢期：當(dāng)主莖上有完全發(fā)育葉的四個(gè)最上部節(jié)位之一的豆莢長 5 毫米（3/16 英寸）時(shí)，植株處于 R3 階段。處于 R3 階段的典型植株處于 V11 到V17 生長階段，高度約 23-32 英寸。在同一植株上常見到發(fā)育中的豆莢、枯萎的花、開放的花和花蕾。

R5 - 初種期：在這個(gè)階段，主莖上有完全發(fā)育葉的四個(gè)最上部節(jié)位之一的豆莢中的種子長 3 毫米（1/8 英寸）。處于 R5 階段的植株通常為 V15 到 V23，高度約 30-43英寸。這個(gè)階段的特點(diǎn)是種子快速生長，養(yǎng)分積累和干物質(zhì)分配從營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)向生長中的種子。在大約 R5.5 時(shí)，植株已達(dá)到其最大高度、節(jié)數(shù)和總?cè)~面積。根瘤中的固氮作用在這個(gè)階段達(dá)到峰值，并將迅速下降。種子已開始快速積累干物質(zhì)和養(yǎng)分。在 R5.5 之后不久，養(yǎng)分再分配開始從營養(yǎng)組織向發(fā)育中的種子進(jìn)行。種子干重的快速積累持續(xù)到大約 R6.5，此時(shí)獲得了總種子干重的 80%。在種子發(fā)育的這個(gè)時(shí)候，對水和養(yǎng)分的需求很大。如果植株在 R5 到 R5.5 之間完全落葉，可能會導(dǎo)致 75% 的產(chǎn)量損失。R5.5 到 R6之間的產(chǎn)量損失通常是由于豆莢敗育和每莢種子數(shù)減少。

R6 - 滿粒期：當(dāng)主莖上有完全發(fā)育葉的四個(gè)最上部節(jié)位之一存在一個(gè)包含填滿莢腔的綠色種子的豆莢時(shí)，植株處于R6 階段。處于 R6 階段的植株通常處于 V16 到 V25 營養(yǎng)階段，高度約 31-47 英寸。在 R6 時(shí)，整個(gè)植株的生長速率非?？?，從 R6.5 左右開始生長速率下降。R6 之后不久開始快速葉片變黃，并持續(xù)到大約 R8。葉片衰老首先從較老的（下部）節(jié)位開始，在葉片變黃開始之前，可能有 3-6 片三出復(fù)葉脫落。

R7 - 始熟期：主莖上的一個(gè)正常豆莢已達(dá)到其成熟莢色。大豆種子的生理成熟發(fā)生在干重積累停止時(shí)，當(dāng)種子和豆莢變黃時(shí)發(fā)生。在這個(gè)階段，植株基本上處于生理成熟狀態(tài)，因?yàn)閹缀醪粫俜e累額外的干重。生理成熟時(shí)的大豆種子含水量約為 60%，并包含下一代大豆所需的所有植物成分。

R8 - 完熟期：在這個(gè)階段，95% 的豆莢已成熟，但在 R8之后需要 5-10 天的干燥天氣，大豆的含水量才能低于 15%。收獲和儲存的理想含水量是 13%，含水量低于 13% 會導(dǎo)致收獲前裂莢損失增加、裂豆數(shù)量增加以及出售時(shí)的重量損失。