1. 大豆简介

大豆是世界上最重要的豆科粮食作物，也是所有种植的粮食作物中产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价的来源之一，是优质蛋白质和脂肪最便宜、最丰富且最易获取的来源。由于其在食品和工业产品中的多种用途，它被称为 “神奇的作物”。

平均而言，大豆籽粒含有约 20.5% 的碳水化合物、43.2% 的蛋白质、20.0% 的油脂、4.5% 的矿物质、3.7% 的纤维和8.1% 的水分。它是世界上第一大油料作物。

大豆油含有亚麻酸、亚油酸和油酸等脂肪酸。其蛋白质是完全蛋白质，包含所有必需氨基酸。在饮食中，它能提供赖氨酸和色氨酸，而这些氨基酸在玉米和小麦等禾本科植物性食物中是缺乏的。此外，它还含有大量的矿物质、盐类和维生素（硫胺素和核黄素）。种子中的碳水化合物主要是蔗糖和水苏糖（一种由蔗糖和半乳糖组成的化合物）。种子还含有不溶性碳水化合物纤维素、半纤维素和果胶，这些物质可作为膳食纤维。

可以用大豆制作大量的东西方菜肴，如面包、kachori（一种印度油炸面点）、糕点、饼干、糖果、khoa（印度奶制甜点）、paner（印度奶酪）、rabdi（印度奶制甜品）、粉末状食品原料、巧克力、冰淇淋、蛋白质零食、soybari（营养棒）、作为蔬菜的青豆荚、罐装种子蔬菜、干烤种子等。大豆是一种几乎与牛奶一样完美的食物，而且当发芽时，还富含铁和维生素 C。

按重量计算，大豆的蛋白质产量约为肉类的两倍，是鸡蛋、小麦和其他谷物的四倍，是面包的五到六倍，是海军豆、核桃和其他坚果的两倍，是牛奶的十二倍。大豆作为许多必需营养素的来源，被广泛用于人类食品中，相关产品包括豆浆、婴儿配方奶粉和面粉。大豆蛋白可以加工成组织化植物蛋白，用于生产植物汉堡。大豆经过发酵可生产酱油。豆腐是从豆浆中分离固体物质而制成的。发芽的大豆种子可用于制作沙拉。

它能够为后续作物留下相当于每公顷 35-40 公斤氮的残留氮效应。大豆能够耐受轻度干旱和洪水，且比玉米更易存活。它提供了良好的保护覆盖，能够拦截雨水和风力，从而最大限度地减少土壤风蚀。它被广泛用于制造食用油和植物酥油。大豆油可用于油炸，也可作为人造黄油和沙拉酱的成分。该油还可用于生产墨水、油漆、化妆品和生物柴油。生物柴油是内燃机的可再生燃料。大豆粕被广泛用作家禽、猪和牛饲料的蛋白质成分。它还可用作饲料、干草、青贮饲料等。其饲料和饼粕是牲畜和家禽的优质营养食品。大豆通过根瘤固定大气中的氮，并在成熟时通过落叶来增强土壤肥力。

2. 大豆的起源与历史

大豆原产于中国，是最古老的栽培作物之一，可能与乌苏里大豆（Glycine ussuriensis）有关，这是一种仍在该地区发现的小粒野生近缘种，大约在公元前 2800 年起源于中国。野生形式是一种细长的缠绕藤本植物，即野生大豆（Glycine soya），被认为是在中国、满洲和韩国出现的栽培大豆（Glycine max）的前身。中国人在近 3000 年前将其驯化，它被视为其文化生存所必需的神圣谷物。

它在 19 世纪初被引入北美，最初被用作一年生干草作物，并作为绿肥翻耕入土。20 世纪初，乔治・华盛顿・卡弗（George Washington Carver）对大豆作为食物来源进行了实验。大豆的早期推广者是福特汽车公司的创始人亨利・福特（Henry Ford）。

它于公元 1000 年从中国中部通过丝绸之路引入印度北部，是库马盎丘陵和那加丘陵地区的重要食物来源。在库马盎和加瓦尔丘陵地区以及中央邦的一些地方也种植黑籽大豆。

3. 大豆的地理分布

2004 年，全球大豆种植面积为9120 万公顷，产量为 2.065 亿吨。主要的大豆种植国家有美国、中国、巴西、墨西哥和俄罗斯。在印度，中央邦和马哈拉施特拉邦是大豆的主要生产地，占种植面积的 87% 和产量的 82%。

4. 大豆植株的植物学特征

大豆属于豆科蝶形花亚科。大豆是一种直立、丛生的一年生植物，具有高度的形态多样性。大豆由胚根形成的主根组成。在大豆植株中，可以看到沿着主根排列成四行的众多侧根，以及从下胚轴下部产生的数条高度分枝的不定根，不过主根的直径稍大一些。

根的表面有根瘤，大约在播种后 10 天可见，在成熟时根系会广泛形成根瘤。根系的深度取决于土壤类型和栽培措施，例如在疏松的土壤类型中，主根可深入达 2 米，侧根可达 2.5 米。根瘤形成：当根瘤菌附着在根冠后方狭窄区域的根表皮细胞上时，根瘤形成开始。大豆的最大产量在很大程度上取决于良好的根瘤形成和广泛的根系。健康根瘤的特征性粉红色是由于豆血红蛋白，其在根瘤形成后的第一周内会增加。根瘤的起始发生在根毛形成之后，由日本慢生根瘤菌（Bradyrhizobium japonicum）引发。根部分泌促进包括根瘤菌在内的土壤微生物快速生长的物质。无论进入机制如何，根瘤菌都是通过根毛表皮细胞进入根部的。感染的第一个迹象是根毛尖端的伸长和卷曲。进入后，细菌形成菌丝并进入宿主细胞质。宿主细胞同时快速分裂，导致感染丝的破裂和消失。细胞分裂两周后，细胞的进一步生长是由于细胞沿向顶方向的扩大。在根瘤起始后第 4 周末，直径和生长停止，形成直径 3-6 毫米的成熟根瘤。细菌也快速分裂，因此根瘤中心区域的细胞充满细菌，此阶段的细菌被称为类菌体。

类菌体以 4-6 个为一组被膜包裹。豆血红蛋白在根瘤起始后的前两周内增加。当豆血红蛋白出现且细菌分裂停止时，固氮开始。固氮持续到根瘤年龄的第 6 至第 7 周，此时根瘤开始衰老。茎：茎是由形成茎下部的种子轴下胚轴伸长形成的。茎的高度及其分枝习性取决于品种。饲料类型的茎非常多分枝，具有长的匍匐或水平匍匐分枝，而谷物类型的茎则短而直立。茎上有毛或被短柔毛，因此看起来呈白色，并且这些毛在植物的整个生命周期中都存在。叶：大豆有四种不同类型的叶子，即随着幼苗出土的子叶或种子叶、两片简单的初生叶、三出复叶和托叶。初生叶本质上是椭圆形的，叶柄长约 1-2 厘米。所有叶子都有羽状脉序。简单的初生叶和子叶相对排列，而三出复叶在茎上交替排列。每片叶子的基部都有一对托叶。三出复叶的小叶有光滑的和具短柔毛的，尽管短柔毛的程度因品种而异。第四种类型的叶子是非常小的成对托叶，存在于每个侧枝的基部。开花：花的起始受光周期、温度和基因型的控制。大豆茎的生长和开花习性有两种类型：无限生长型和有限生长型。对于无限生长型茎，顶芽（顶端分生组织）继续生长并产生腋生总状花序类型的花序，豆荚均匀地产生在茎 / 分枝上，朝着茎的顶部频率逐渐降低，例如 Ankur、Kalitur、T-49 等品种。有限生长型的特点是当顶端分生组织变成花序时，营养生长停止。这种类型的茎具有腋生和顶生总状花序，豆荚沿着茎密集簇生，例如 Alankar、Bragg、PK 472、PK 416 等品种。无限生长型的开花期以及营养生长和生殖生长的重叠时间比有限生长型更长。基因 Dt1 和 Dt2 分别负责有限生长和无限生长习性。

大豆花小，颜色为紫色或白色，是自花授粉作物。大豆荚直或稍弯曲，长度因品种而异，从小于2 厘米到 7 厘米或更长不等。成熟时荚的颜色从浅黄到黄灰色、棕色或黑色不等，这取决于荚上存在的胡萝卜素和叶黄素色素的程度。单个花序上的荚数从 2 个到 20 多个不等，单株上可达400 个。种子：完全发育的种子在开花后 35 至 45 天形成。种子小而坚硬，圆形至椭圆形，种皮光滑有光泽，有小而明显的种脐。种子的颜色可能为黄色、绿色、红色、黑色、略带斑点或偶尔为双色，这取决于品种。大豆的萌发是子叶出土型，子叶露出土壤。胚根的生长（向下生长）迅速，当它长 2-3 厘米时，第一根侧根出现。子叶通过下胚轴的快速生长被提升到土壤上方。

5. 大豆的分类

大豆属于豆科，蝶形花亚科，大豆属，染色体数 2n=40。根据形态、荚的颜色、籽粒大小和形状，大豆可分类如下。满洲分类：根据这种基于种子颜色的分类，大豆被分为 3 组：

（i）黄色组 —— 它们售价更高。具有浅色种脐的黄色种子、具有金色种脐的黄色种子、具有棕色种脐的黄色种子。

（ii）黑色组 —— 种子为黑色，有小粒、大粒和扁平种子，市场价值低。

（iii）绿色组 —— 种子表皮为绿色，具有黄色和绿色的胚。

马丁分类：基于大豆种子的形状，马丁将大豆分为三组，即椭圆大豆（蛋形种子）、球形大豆（圆形种子）和压扁大豆（压扁种子）。

6. 大豆植株的生长与发育

了解大豆如何生长和发育非常重要。由于它们的营养生长和生殖生长阶段会持续数周，许多环境条件会影响最终产量。在特定生长阶段，水分过多或过少都会影响其生长表现。甚至大豆的类型，即有限生长型或无限生长型，也会影响植株开始开花或结荚阶段的时间。大豆的生长阶段：已经为大豆的生长和发育制定了一个描述性系统。下面给出的图片和描述代表了一个 II 组无限生长型大豆品种。典型的大豆植株遵循相同的一般发育模式。然而，阶段之间的具体时间、叶片数量和植株高度可能因品种、环境、位置、种植日期和种植模式而异。

VE - 出苗：取决于土壤湿度、土壤温度和种植深度，VE 或出苗发生在种植后 1-2 周。在这个阶段，子叶在土壤表面之上。在 VI 生长阶段之前失去子叶可能导致产量减少 8-9%。根瘤形成通常在这个生长阶段开始。

VC - 子叶期：在这个生长阶段，子叶完全展开，单叶展开。单叶位于植株的第一个真节上。编号的 V 阶段从单叶上方的第一个节开始（V1 实际上是植株的第二个真节）。

V1 - 第一片三出复叶（第二节）：尽管这是第二个真节，但这个阶段标志着产生第一片三出复叶的第一个节。当第三真节的小叶展开时（小叶边缘不再接触），三出复叶被认为完全发育。

V2 - 第二片三出复叶（第三节）：处于 V2 阶段的大豆植株有两片完全发育的三出复叶。在 VE 生长阶段形成的根瘤开始为植株积极固氮。侧根在大豆行之间的土壤顶部 6 英寸处快速生长。

V3 - 第三片三出复叶（第四节）：现在在单叶上方有三片完全发育的三出复叶。

V4 - 第四片三出复叶（第五节）：单叶上方有四片三出复叶。

V5 - 第五片三出复叶（第六节）：单叶上方有五片完全发育的三出复叶。茎顶部叶腋的腋芽看起来呈丛生状，并开始发育成花簇。植株将发育的总节数在这个生长阶段确定。

V6 - 第六片三出复叶（第七节）：单叶上方有六片三出复叶。然而，到这个生长阶段，子叶和单叶已经脱落，在节上留下疤痕组织，但仍需要识别以进行正确的阶段划分。

R1 - 初花期：当主茎上的任何节位有一朵开放的花时，植株处于 R1 生长阶段。通常，处于 R1 阶段的植株高 15-18 英寸，处于 V7 到 V10 生长阶段。开花往往从第三到第六节开始，并向上和向下进行。腋生分枝在主茎开花几天后开始开花。到 R5 时，新花的出现几乎完成，开花高峰期出现在 R2.5 和 R3 之间。在这个生长阶段，垂直根生长急剧增加，并且根的生长速率一直很高，直到 R4 到 R5 生殖阶段。

R2 - 盛花期：当主茎上有完全发育叶的两个最上部节位之一有开放的花时，植株处于 R2 生殖阶段。植株往往处于 V8 到 V12 生长阶段，高度约17-22 英寸。在这个阶段，植株已达到其成熟高度和总成熟节数的约 50%。在这个阶段，植株正在快速积累干物质和养分，最初在营养组织中，但随着种子开始发育，养分积累将转移到豆荚中。根瘤中的固氮作用迅速增加。根继续深入土壤剖面，在这个阶段，侧根已经生长穿过行间空间。如果植株被 50% 落叶，产量将减少约 6%。

R3 - 初荚期：当主茎上有完全发育叶的四个最上部节位之一的豆荚长 5 毫米（3/16 英寸）时，植株处于 R3 阶段。处于 R3 阶段的典型植株处于 V11 到V17 生长阶段，高度约 23-32 英寸。在同一植株上常见到发育中的豆荚、枯萎的花、开放的花和花蕾。

R5 - 初种期：在这个阶段，主茎上有完全发育叶的四个最上部节位之一的豆荚中的种子长 3 毫米（1/8 英寸）。处于 R5 阶段的植株通常为 V15 到 V23，高度约 30-43英寸。这个阶段的特点是种子快速生长，养分积累和干物质分配从营养生长转向生长中的种子。在大约 R5.5 时，植株已达到其最大高度、节数和总叶面积。根瘤中的固氮作用在这个阶段达到峰值，并将迅速下降。种子已开始快速积累干物质和养分。在 R5.5 之后不久，养分再分配开始从营养组织向发育中的种子进行。种子干重的快速积累持续到大约 R6.5，此时获得了总种子干重的 80%。在种子发育的这个时候，对水和养分的需求很大。如果植株在 R5 到 R5.5 之间完全落叶，可能会导致 75% 的产量损失。R5.5 到 R6之间的产量损失通常是由于豆荚败育和每荚种子数减少。

R6 - 满粒期：当主茎上有完全发育叶的四个最上部节位之一存在一个包含填满荚腔的绿色种子的豆荚时，植株处于R6 阶段。处于 R6 阶段的植株通常处于 V16 到 V25 营养阶段，高度约 31-47 英寸。在 R6 时，整个植株的生长速率非常快，从 R6.5 左右开始生长速率下降。R6 之后不久开始快速叶片变黄，并持续到大约 R8。叶片衰老首先从较老的（下部）节位开始，在叶片变黄开始之前，可能有 3-6 片三出复叶脱落。

R7 - 始熟期：主茎上的一个正常豆荚已达到其成熟荚色。大豆种子的生理成熟发生在干重积累停止时，当种子和豆荚变黄时发生。在这个阶段，植株基本上处于生理成熟状态，因为几乎不会再积累额外的干重。生理成熟时的大豆种子含水量约为 60%，并包含下一代大豆所需的所有植物成分。

R8 - 完熟期：在这个阶段，95% 的豆荚已成熟，但在 R8之后需要 5-10 天的干燥天气，大豆的含水量才能低于 15%。收获和储存的理想含水量是 13%，含水量低于 13% 会导致收获前裂荚损失增加、裂豆数量增加以及出售时的重量损失。