花生
| 科学分类 | |
|---|---|
| 界 | 植物界 Plantae |
| 门 | 被子植物门 Magnoliophyta |
| 纲 | 双子叶植物纲 Magnoliopsida |
| 目 | 豆目 Fabales |
| 科 | 豆科 Fabaceae |
| 属 | 落花生属 Arachis |
| 种 | 花生 Arachis hypogaea |
| 学名 | |
| Arachis hypogaea L. | |
| 别名 | |
| 落花生、长生果、地豆、落华生、土豆(闽南语)、番豆 | |
| 原产地 | |
| 南美洲(玻利维亚—阿根廷—巴拉圭一带) | |
| 主要分布 | |
| 亚洲、非洲、北美洲、大洋洲温带及热带地区 | |
花生(学名:Arachis hypogaea L.),又称落花生、长生果、地豆,是豆科落花生属一年生草本植物,以地下结果这一独特的生物学特性而闻名。花生原产于南美洲,栽培历史约3500至4000年,是重要的油料作物和经济作物,在全球超过100个国家广泛种植。花生种子富含脂肪(约44%至56%)和蛋白质(约22%至30%),可直接食用、榨油或加工为各种食品,是世界四大油料作物(大豆、油菜、花生、葵花籽)之一,全球年总产量约5000万吨。
植物学史
花生的栽培驯化中心位于南美洲的中南部,即今天的玻利维亚南部、阿根廷西北部和巴拉圭西南部一带。通过对落花生属野生种和栽培种的遗传学分析发现,栽培花生的祖先种为两个野生二倍体种的杂交四倍体后代——Arachis duranensis(供给了A基因组)和Arachis ipaënsis(供给了B基因组)在自然条件下发生杂交并染色体加倍形成异源四倍体(2n=4x=40)。这一关键杂交事件发生的地点被认为在玻利维亚南部,时间约在距今4000至6000年前。野生四倍体祖先至今仍能在该地区发现——Arachis monticola是栽培花生最接近的野生近缘种,两者间可杂交并产生可育后代。
花生最早的考古证据来自秘鲁北部沿海的遗址,距今约3900至3800年前的花生残骸被发现在当地出土的陶器装饰图案中也出现了花生的形象。南美洲的古代印加文明和莫切文明均将花生作为重要的食物来源,花生形象也经常出现在印加人的金器和陶器装饰中。
花生在新大陆被发现后,由欧洲殖民者引入欧亚大陆和非洲。西班牙人在16世纪早期将花生从南美洲带到欧洲以及西太平洋地区的菲律宾;葡萄牙人则将其从巴西带到西非和印度。花生在东南亚和印度迅速传播,并进一步传入中国。花生传入中国的时间引发学术界长期争论,根据《常熟县志》《泉州府志》等古籍记载,多数学者认为花生在16世纪(明朝中后期)经海上丝绸之路由葡萄牙或西班牙商人传入中国沿海地区,先在福建、广东种植,逐渐推广至全国。一部份学者依据湖北、浙江等地出土的花生古籽粒考古证据,认为花生在中国可能有更早的栽培史,但这些考古证据的时代鉴定和种属定位仍存有争议。
形态特征
花生为一年生草本植物,株高15至70厘米,全株有显著的特殊"入土结实"习性——即花在授粉后花柄(子房柄)延伸向地下,子房在土壤中发育膨大形成荚果。
根: 圆锥根系,主根发达,深达50至100厘米以上。根系着生大量根瘤,由根瘤菌(Bradyrhizobium spp.)侵染形成,具有生物固氮能力,每年每公顷可固氮约50至100千克。
茎: 主茎直立或半匍匐,绿色或紫色,横截面呈四棱形。侧枝匍匐生长,基部萌发较多分枝。茎上有稀疏柔毛。根据侧枝与主茎的角度和株型特征,花生可分为直立型(含半直立型)和匍匐型(含半匍匐型)两大类。直立型品种株型紧凑、适合密植,是目前生产上的主流类型。
叶: 偶数羽状复叶,通常由2对小叶组成(即4小叶),罕有3对。小叶倒卵形或椭圆形,长3至7厘米,宽2至4厘米,全缘,先端圆钝或微凹。叶色深绿至黄绿色。叶柄长3至8厘米,基部有叶枕,在夜间及干旱时小叶会闭合下垂——这种"感夜运动"是花生的显著特征之一。托叶披针形,长2至4厘米,与叶柄基部合生。
花: 蝶形花,黄色,少部分品种花冠略带红色。花生于叶腋,每叶腋可生数朵花,但通常仅1至2朵能发育成荚果。花冠由旗瓣、翼瓣和龙骨瓣组成,雄蕊10枚(9枚合生、1枚分离),雌蕊1枚。花在清晨5至6时开放,当日傍晚即凋谢。花生花具有独特的"授粉后入土"特性:授粉后,子房基部形成子房柄(也称果针),子房柄向地性延伸生长,长度可达10至20厘米,将授精后的子房推入土壤中。子房入土后停止伸长,在黑暗、湿润、具有机械压力的土壤环境中开始膨大发育成荚果。子房不能入土的空中子房不会发育成果实。这一独特机理是花生对环境的高度适应结果。
果实: 荚果,在土壤中成熟。荚果形状为蚕茧形、串珠形或曲棍形,长2至7厘米,表面有网状纹理,果壳厚而坚硬,成熟时呈黄褐色或灰黄色。每荚内含种子1至4粒,以2粒最常见。种子椭圆形,种皮颜色因品种而异,有红色、粉红色、紫黑色、白色、黄色、褐色等。千粒重约500至1000克。
近种区别
落花生属约有80多个物种,均分布于南美洲。栽培花生(Arachis hypogaea,2n=4x=40)为异源四倍体,而大多数野生种为二倍体(2n=2x=20)。这一倍性差异构成了栽培种与野生种间重要的生殖隔离屏障。其他在落花生属中的近缘种如Arachis monticola与栽培花生最为接近,同样为四倍体,两者形态差异在于A. monticola具有更多的匍匐茎和较小的种子。花生与大豆(Glycine max)虽同属豆科,但分属不同亚科(花生属蝶形花亚科、大豆属菜豆族)且有显著差异:大豆植株直立、荚果在植株上部成熟而非地下结果,花生的"地下结果"特性在豆科植物中独一无二。
主要种类
栽培种花生根据植物学特性和农艺性状可分为以下四个变种(亚种):
普通型(ssp. hypogaea var. hypogaea): 主茎无花或少花,侧枝匍匐或半匍匐。种子通常2粒,种子休眠期长。主要作为油用品种和食用品种,如"白沙1016"等。
多粒型(ssp. fastigiata var. fastigiata): 主茎丰富着花,侧枝短而直立。荚果通常含3至4粒种子,种子小而颜色深,休眠期短或无。早熟、抗旱性强。
珍珠豆型(ssp. fastigiata var. vulgaris): 主茎开花,侧枝短但较直立。荚果果形较细,含2粒种子,种子圆形似珍珠。早熟、种子脂肪含量较高,是中国的优良品种类型。
龙生型(ssp. hypogaea var. hirsuta): 匍匐性极强,荚果形状似曲棍形(串珠状)或多粒排列如龙形。种子有紫色或紫红色种皮。该类型在中国古代有长期种植史。
生长环境
花生喜温暖、不耐霜冻。全生育期需积温(10摄氏度以上)约3000至4000摄氏度·日。种子萌发最低温度:珍珠豆型为12摄氏度,普通型为15摄氏度。开花期最适温度为23至28摄氏度,荚果发育期最适温度为25至33摄氏度。荚果膨大需要土壤黑暗环境及机械阻力,土壤过于疏松或紧实均不利于荚果发育,以疏松透气的沙壤土或砂质土最为理想。花生对土壤pH值适应范围较广(5.5至7.5),但以pH值6.0至6.5的微酸性土壤最佳。花生耐盐能力较弱。全生育期需水量约400至600毫米,但各生育阶段对水分敏感程度不同——开花下针期需水最多,干旱会导致开花数减少和果针不能入土;成熟期过多降雨易导致烂果和种子发芽。
分布范围
花生在全球100多个国家有商业性种植。亚洲是最大的花生生产区域,产量占全球的60%以上。印度和中国分别是世界第一和第二大花生生产国,两国产量合计占全球的近50%。中国花生种植面积约470万公顷(2022年),年产量约1800万吨,主要分布在黄淮海平原(河南、山东、河北)、长江流域(四川、湖北、安徽、湖南)和华南沿海(广东、广西、福建)三大主产区。其中河南省种植面积和产量均居全国首位。非洲的花生产量约占全球的25%,尼日利亚、苏丹、塞内加尔、坦桑尼亚等国为主要产区。美国的花生产量占全球的约5%,主要分布在佐治亚州、得克萨斯州和阿拉巴马州,以食用花生和花生酱加工为主。南美洲的花生产量相对较小,但巴西和阿根廷仍是重要产地,以高油酸花生出口为主。
繁殖方法
花生为分明的自花授粉作物(自然异交率一般低于1%),生产上采用种子(花生仁)直接进行有性繁殖。
播种准备: 选用通过审定的优良品种,播种前进行晒种(2至3天)提高种子活力,并进行种子包衣或拌种处理以防治土传病害和地下害虫。剥壳不宜过早,通常在播种前1至2天剥壳,以免种子失水降低活力。
播种: 当土壤10厘米处地温稳定达到15摄氏度时即可播种。中国华北地区春播一般在4月下旬至5月上旬;南方春播在3月下旬至4月中旬;麦套花生则在5月下旬至6月上旬。播种深度3至5厘米(沙土可稍深),行距30至50厘米,株距15至25厘米,每穴播2粒种子。
田间管理: 花生施肥以有机肥为基础,配合氮、磷、钾肥。花生虽然具有固氮能力,但幼苗期仍需适量氮肥促进生长;磷肥和钾肥对荚果发育和果实品质至关重要,特别是钙肥对荚果发育和果壳形成具有特殊作用。花生各生长期均需保证水分充足但防涝。
化学调控: 在肥水充足条件下,花生植株易徒长,需在盛花期至下针期喷施多效唑或烯效唑等植物生长调节剂控制株高、增加产量。
病虫害防治: 主要病害有叶斑病、锈病、根腐病、茎腐病、青枯病、黄曲霉毒素污染等。主要害虫有蚜虫、地老虎、蛴螬、红蜘蛛等。花生黄曲霉毒素污染是食品安全控制的重点——收获前干旱、收获后未及时干燥、储藏条件不当均可使黄曲霉菌繁殖产毒,黄曲霉毒素为强致癌物,世界各国对花生及其制品中的黄曲霉毒素含量有严格限量标准。
主要价值
油用价值: 花生是世界四大油料作物之一,含油量高达44%至56%,其中不饱和脂肪酸占80%以上,以油酸(约40%至60%)和亚油酸(约20%至40%)为主。花生油气味清香、色泽金黄,是中国、印度和东南亚地区最主要的烹调植物油之一。冷压花生油能较好地保留花生的香味和营养物质。近年来高油酸花生品种(油酸含量达75%以上)的推广,使花生油的氧化稳定性显著提升,货架期大大延长。
食用价值: 花生既可生食,也可炒制、油炸、水煮、烘烤后食用。花生酱是欧美的流行食品;水煮花生是中国常见的街头小吃和佐酒佳品。花生富含蛋白质、维生素E、维生素B族、叶酸、烟酸、膳食纤维和多种矿物质(钙、镁、钾、磷、锌等)。花生中的白藜芦醇、对香豆酸等酚类化合物具有抗氧化、预防心血管疾病等保健功能。
经济价值: 花生是重要的出口创汇经济作物。花生的果壳可加工为纤维板和饲料;花生饼粕(榨油副产物)富含蛋白质,是优质的饲料原料;花生秧(花生茎叶)是优质的青绿饲料和干草。
参考文献
- 山东省花生研究所主编.《中国花生栽培学》. 上海科学技术出版社, 2018.
- Stalker, H. T., & Wilson, R. F. (eds.) Peanuts: Genetics, Processing, and Utilization. AOCS Press, 2016.
- 万书波.《花生品质学》. 中国农业科学技术出版社, 2014.
- 王传堂, 李新国.《花生遗传育种学》. 中国农业出版社, 2016.
- Bertioli, D. J., et al. "The genome sequence of segmental allotetraploid peanut Arachis hypogaea." Nature Genetics, 51(5), 2019: 877-884.
- 周苏玫, 毛兴文.《花生育种与栽培》. 中国农业出版社, 2017.