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Response Regularity of Wild Soybean to Photoperiod and Temperature in Natural Environment

野生大豆在自然界中光温反应的规律



全 文 :Vol. 29 , No. 5
pp. 670~675  Sept. , 2003
作  物  学  报
ACTA AGRONOMICA SINICA
第 29 卷 第 5 期
2003 年 9 月  670~675 页
野生大豆在自然界中光温反应的规律
李福山 李向华 Ξ
(中国农业科学院品种资源研究所 , 北京 100081)
摘  要  中国野生大豆分布的广泛性 ,为我们了解和认识野生大豆在自然界中光温反应的规律提供了条件。通过对 29
个纬度区自然生长的野生大豆不同生育阶段的光温反应特点的了解 ,明确了不同纬度区野生大豆在自然环境中出苗温
度是 13. 1~14. 7 ℃,开花期温度是 20. 5~26. 5 ℃, 成熟期温度是 10~19 ℃,开花临界日照时数是 13 h 15 min 至 16 h 40
min 之间。出苗越早的低纬度区材料开花和成熟越晚 ,而出苗越晚的高纬度区材料开花和成熟越早。
关键词  野生大豆 ; 缠绕性 ; 生态型
中图分类号 : S565  文献标识码 : A
Response Regularity of Wild Soybean to Photoperiod and Temperature in Natural
Environment
LI Fu2Shan  LI Xiang2Hua
( Institute of Crop Germplasm Resources , CAAS , Beijing 100081 , China)
Abstract  Wild soybean ( Glycine soja) is distributed widely in China , providing us enough characteristics appearances to
realize the regularity of wild soybean in natural environment . According to the investigation of photoperiod and temperature
effects on different developing stages of wild soybeans growing naturally from 29 latitude areas , we recognized that , in natu2
ral conditions , the germination temperature for wild soybean was 13. 1—14. 7 ℃, florescence temperature required 20. 5 —
26. 5 ℃, temperature for mature period required 10. 0 —19. 0 ℃. The critical photoperiod for flowering was from 13 hours
and 15 minutes to 16 hours and 40 minutes. For the seeds from low latitude areas , the earlier they germinated , the later
they would flower and mature. For the seeds from high attitude areas , the later they germinated , the earlier they would
flower and mature.
Key words  Wild soybean ;Twine character ;Ecotype
  野生大豆的一年生种 ( Glycine soja) 属草本豆科
植物 ,是栽培大豆的近缘祖先种 ,相互可以杂交 ,后
代可育。野生大豆在世界上分布非常狭窄 ,只限于
东亚、非干旱的温带地区 ,包括中国 (南部热带地区
除外) 、朝鲜、日本、俄罗斯的伯力边区南部、库页岛、
千岛等地。中国地处东亚温带的主要部分 ,野生大
豆分布非常广泛 ,从 24°N~53°N 都有分布 ,并且类
型十分丰富 ,这些珍贵的野生大豆资源孕育着难以
估量的生产力和科学研究潜力。深入研究并发挥我
国野生大豆资源的优势 ,将为拓宽与改良我国大豆
种质带来新的希望 ,也将为大豆的起源、演化、分类
等理论研究提供条件。
1  材料与方法
试验材料以野外收集的 25°N、30°N、35°N、40°N、
45°N、50°N 6 个纬度区的野生大豆资源为材料 ;试验
数据来源于野外考察资料、各地的气象资料及控光
试验所得的结果。
实验方法以自然条件下野外调查为主 ,结合试
验场观察和室内分析 ,通过对不同生态条件下的野
生大豆主要生育阶段的了解 ,从中明确野生大豆的
光温反应特点及规律。Ξ基金项目 :国家“八五”攻关项目[852001202204(2) ]。
作者简介 :李福山 (1933 - ) ,男 ,辽宁沈阳人 ,研究员 ,主要从事中国野生大豆考察、收集及利用等方面的研究。
Received(收稿日期) :2002204227 ,Accepted(接受日期) :2002210222.

2  结果和分析
2. 1  中国野生大豆地理分布
  通过对我国较全面的野生大豆资源考察已明
确 ,在我国 ,除新疆、青海、海南三省区没有野生大豆
外 ,其余各省区都有野生大豆群落分布。分布的南
界在广西象州的南灵 (24°N) ,北界在黑龙江塔河县
的依西肯 (53°N) ,西界在西藏察隅县的下察隅区
(97°E) ,东界在黑龙江省的饶河 (134°E) 。野生大豆
分布情况受地形、地貌影响很大。从大兴安岭、内蒙
高原、青藏高原到云贵高原东缘一线开始 ,向东逐渐
增多 ,特别是松辽平原、黄河中下游地区和江淮之间
最为普遍。凡是没有受到人畜危害的地方 ,往往都
可以形成较大群体。在该线以西地区 ,由于海拔增
高、温度降低和降雨减少等原因 ,除个别温、湿度条
件较好的局部地区外 ,基本没有野生大豆生存 (图
1) 。已编目入库的野生大豆种质资源 6400 余份。
图 1 中国野生大豆分布示意图
Fig. 1 Map for Chinese wild soybean distribution
2. 2  中国野生大豆的成熟期类型
我国野生大豆的成熟期类型非常丰富 ,从极早
熟至极晚熟的各种类型都有 (表 1) 。
从表 1 中看出 ,25°N 地区野生大豆 3 月上旬出
苗 ,11 月上旬成熟 ,生育日数达 245 d ,属极晚熟类
型 ,而 50°N 地区野生大豆 5 月中旬出苗 ,9 月上中旬
成熟 ,生育日数只有 113 d ,属极早熟类型 ,在极早熟
至极晚熟之间还有一系列的熟期类型。
表 1 原生地野生大豆生育情况
Table 1 Growth situations of wild soybean in original regions
北纬
North
latitude
出苗期
Seedling
time
成熟期
Maturity
time
生育日数
Days of
growth
与 25°N 相差日数
Difference
with 25°N(d)
25° 3 月上旬 11 月上旬 245
30° 3 月下旬 10 月下旬 215 - 30
35° 4 月中旬 10 月中旬 183 - 62
40° 4 月下旬 10 月上旬 163 - 82
45° 5 月上旬 9 月下旬 143 - 102
50° 5 月中旬 9 月上中旬 113 - 132
  注 :表中数字为考察与观察资料整理。
Note : Data was obtained from investigation and observation.
 
不同纬度地区的材料在北京于 5 月 1 日播种 ,
表现为早熟的材料更早熟 , 晚熟的材料更晚熟
(表 2) 。
表 2 不同纬度区野生大豆在北京的生育日数
Table 2 Growth periods of wild soybean in different
latitudes in Beijing
北纬
North
latitude
材料份数
The number of
materials
播种至出苗日数
Days from sowing
to seedling
出苗至成熟日数
Days from seedling
to maturity
25° 30 8 霜前结荚初期
30° 60 10 霜前鼓粒中期
35° 60 8 霜前鼓粒后期
40° 70 8 153
45° 50 7 104
50° 30 10 76
从表 2 中看出 ,40°N 以南地区材料 ,生育日数
均较原生地延长 ,而 40°N 以北地区材料均较原生地
生育日数缩短。
2. 3  中国野生大豆百粒重类型
考察中发现 ,在自然环境中有群落存在的野生
大豆百粒重一般都在 3. 0 g 以下 ,而百粒重在 3. 0 g
以上的野生大豆没有群落存在 ,都是零星分布在野
生大豆群落中 (图 2) 。
通过对 6000 份野生大豆的百粒重统计看出 ,野
生大豆百粒重以 1~1. 5 g 最多 ,占野生大豆总数的
49 % ,其次是 1. 6~2. 0 g 的占 28 % ,再次是小于 1 g
和 2. 1~2. 5 g 的 ,分别占 4. 5 %和 5. 5 % ,即小于
2. 5g的野生大豆占总数的 87 % ,大于 3. 5 g 的野生
大豆在各等级中均不足 1 %。
2. 4  野生大豆的光温特性
2. 4. 1  对光照的反应
  不同纬度区野生大豆对光照时数的反应不同 ,
176 5 期 李福山等 : 野生大豆在自然界中光温反应的规律    

图 2 野生大豆百粒重分布图
Fig. 2 Distribution map of wild soybean by 1002seed weight
有不同的开花临界值 ,根据我们的考察与观察资料 :
我国野生大豆开花临界光照时数在 13 h 15 min 至
16 h 40 min 之间 ,南北相差 3 h 25 min。但是也有其
共同的规律性 :在原产地自然条件下 ,不论出苗早
晚 ,开花期都是在夏至以后 ,即光照逐渐缩短的条件
下开花 (表 3) 。
表 3 不同纬度区野生大豆初花期光照时数
Table 3 Photoperiod needed for initial blooming date
of wild soybeans in different latitudes
北纬
North
latitude
出苗日期
Seedling
period
6 月 20 日
(夏至)
光照时数
Photoperiod
on June 20
开花日期
Flowering
time
开花期光
照时间
Photoperiod
on flowering
25° 3 月上旬 14 h 30 min 9 月上中旬 13 h 15 min
30° 3 月下旬 15 h 8 月下旬 13 h 28 min
35° 4 月中旬 15 h 40 min 8 月中旬 14 h 08 min
40° 4 月下旬 16 h 15 min 8 月上旬 14 h 45 min
45° 5 月上旬 17 h 03 min 7 月下旬 15 h 40 min
50° 5 月中旬 17 h 30 min 7 月上中旬 16 h 40 min
  注 :25°N245°N 是根据 Hartwig 1970 年修改数据 (夏至日) 。
Note : Data of 25°N245°N was according to Hartwig’s data (1970) .
从表 3 中看出 ,出苗越早的低纬度地区野生大
豆开花越晚 ,而出苗越晚的高纬度地区野生大豆开
花越早 ,如 25°N 地区野生大豆 3 月上旬出苗 ,9 月上
中旬开花 ,出苗至开花日数多于 180 d ,而 50°N 地区
野生大豆 5 月中旬出苗 ,7 月上中旬开花 ,出苗至开
花日数只有 60 d 左右。在此基础上 ,我们进行了异
地播种观察 (表 4) 。
从表 4 可以看出 ,在北京播种后由于光照长度
的影响 ,开花期有了明显的变化 ,北京以南纬度区野
生大豆开花期延迟 ,如 25°N 地区野生大豆花期较原
产地晚 21 d ;而 50°N 地区野生大豆在北京播种 ,花
期较原产地提早 28 d。为了进一步了解光照时间对
野生大豆的影响。我们进行了扣盆控光试验 ,分别
于子叶展开后处理 28 d (表 5) 。
表 4 不同纬度区野生大豆在北京播种花期情况
Table 4 Flowering difference of wild soybeans in
different latitudes in Beijing
北纬
North
latitude
原产地初花期
Flowering time in
original place
北京初花期
Flowering time
in Beijing
原产地与北京天数差
Difference with
Beijing(d)
25° 9 月上中旬 10 月上旬 + 21
30° 8 月下旬 9 月上旬 + 13
35° 8 月中旬 8 月中旬 + 6
40° 8 月上旬 8 月上旬 0
45° 7 月下旬 6 月中旬 - 16
50° 7 月上中旬 6 月上旬 - 28
  从表 5 看出 ,13 h 光照处理对各纬度区的野生
大豆都有抑制生长和促进开花的作用 ,而 9 h 和 11
h 光照处理的促进开花已不明显 ,而对生长有明显
的抑制作用 ,特别是对两端纬度区的野生大豆影响
更大 ,如 25°N 和 50°N 地区野生大豆株高只有 4~6
cm ,没有分枝 ,生长极差 ,由于没有一定生长量 ,发
育也不好 ,分别于开花后 25 d 左右凋亡。可见 ,野
生大豆虽然是短日照植物 ,但短日照也是有限度的 ,
13 h 光照可能是野生大豆正常生育的下限。在 13 h
光照的基础上 ,我们对西藏大豆进行了不同天数的
处理 (表 6) 。
从表 6 看出 ,处理 7 d 和 14 d 对于野生大豆的
生长发育显然是不够的 ,虽然能提早开花 ,但均为无
效花 ,不能结荚 ,植株继续生长 ,于 8 月 31 日第二次
开花 ,和对照株初花期相同 ,植株不能正常成熟 ,所
结荚处于鼓粒中期。
2. 4. 2  对温度的反应
野生大豆的不同生育阶段对温度的要求是不同
的 (表 7) 。
从表 7 看出 ,在自然条件下 ,各纬度区野生大豆
出苗期温度在 13. 1~14. 7 ℃,平均为 13. 9 ℃;开花
期温度在 20. 5~26. 3 ℃,平均为 23. 9 ℃;成熟期温
度在 11. 0~19. 0 ℃,平均为 15. 4 ℃。在野生大豆考
察中发现 ,在最热月份平均温度不足 20 ℃和最冷月
份平均温度在 10 ℃以上地区没有野生大豆。可见
野生大豆一生中都不需要低温 ,也不需要连续高温。
2. 5  野生大豆生育图
为了便于了解我国不同纬度区野生大豆生育情
276    作   物   学   报 29 卷  

况 ,我们根据多年的考察和观察资料 ,整理绘制成中 国野生大豆生育阶段图 (图 3) 。
表 5 不同纬度区野生大豆光照处理表
Table 5 Light treatment on wild soybeans in different latitudes
北纬
North
latitude
ZYD 号
ZYD number
光照处理
Light
treatment (h)
初花期
Flowering date
(monthΠday) 株高Height(cm) 节数Nodes 分枝数Branches 荚数Pods 成熟期Maturity date(monthΠday)
9 6Π5 5 5 0 6Π30(凋亡 wither)
11 6Π5 5 5 0 6Π30(凋亡 wither)
50° 0047 13 6Π6 10 10 1 2 7Π8
CK 6Π9 91 14 4 45 7Π23
9 6Π5 7 8 3 10 7Π13
11 6Π6 7 8 3 9 7Π14
40° 2746 13 6Π6 15 9 3 28 7Π16
CK 7Π31 190 28 9 319 10Π3
9 6Π5 11 8 2 10 7Π14
11 6Π7 12 8 1 11 7Π14
35° 3413 13 6Π7 18 8 2 23 7Π14
CK 8Π14 201 25 9 317 10Π11
9 6Π7 4 5 0 6Π30(凋亡 wither)
11 6Π7 6 6 0 7Π14(凋亡 wither)
25° 5275 13 6Π8 折断 (break)
CK 10Π2 251 31 11 霜前结荚初期
  注 :表中数字是 1987 年于本所试验数据 (未发表) 。Note : Data obtained from experiment of 1987 (not published) .
表 6 不同光照处理对西藏大豆的影响
Table 6 Effect on Tibet soybean with different light treatment
处理时间
Light treatment
(h)
处理天数
Days of
treatment
初花期
Flowering date
(mouthΠday) 二次开花Second timeflowering 株高Height(cm) 节数Nodes 分枝Branches 成熟荚数Pods
13 7 6Π20 8Π31 65 18 5 24 (鼓粒中)
13 14 6Π9 8Π31 47 17 5 21 (鼓粒中)
13 28 6Π8 23 10 4 28
13 CK 8Π31 121 26 5 31 (鼓粒中)
表 7 不同纬度区野生大豆生长发育对温度的要求
Table 7 Temperature requirement of wild soybean in different latitudes
北纬
North latitude
出苗期 Seedling time 开花期 Flowering time 成熟期 Maturity time
日期
Date
温度
Temperature ( ℃)
日期
Date
温度
Temperature ( ℃)
日期
Date
温度
Temperature ( ℃)
25° 3 月上旬 13. 5 9 月上中旬 25. 5 11 月上旬 17. 0
30° 3 月下旬 14. 0 8 月下旬 23. 0 10 月下旬 16. 5
35° 4 月中旬 14. 2 8 月中旬 26. 5 10 月中旬 14. 7
40° 4 月下旬 14. 0 8 月上旬 23. 5 10 月上旬 19. 0
45° 5 月上旬 14. 7 7 月下旬 21. 0 9 月下旬 14. 0
50° 5 月中旬 13. 1 7 月上中旬 20. 5 9 月上中旬 11. 0
  注 : 表中数字根据考察和观察资料整理 ,并参考全国气象资料。
Note : Data obtained from investigation , observation and meteorological references.
376 5 期 李福山等 : 野生大豆在自然界中光温反应的规律    

图 3 中国野生大豆生育图
Fig. 3 Growth map of Chinese wild soybean
  从图 3 可以看出 ,我国野生大豆从惊蛰以后到
小满以前自南向北陆续出苗 ;小暑到秋分之间 ,从北
向南依次开花 ;白露到立冬前后从北向南先后成熟。
由此可见 ,野生大豆开花的顺序与成熟的顺序是一
致的 ,而与出苗的顺序则正好相反。
3  讨论
近年来在一些出版物中 ,不时看到野生大豆品
种、野生大豆攀缘性等提法。在此 ,仅就这两个问题
提出如下讨论意见。
3. 1  生态型(类型)与品种的区别
我们认为 ,在野生大豆中只有不同的生态型 (类
型) ,不存在品种。因为品种是生产上的类别 ,是人
类经济活动的产物 ,是具有经济价值并有共同遗传
特性的个体群。因此 ,把不同类型的野生大豆称为
品种是不适宜的。
3. 2  缠绕茎与攀缘茎的区别
我们认为 ,这是两个不同的概念 ,二者之间的主
要区别在于 :蔓生缠绕茎是靠茎本身螺旋或缠绕在
它物上 ,如野生大豆 ;而攀缘茎是靠茎上的附属器
官 ,如卷须或吸盘等攀登在它物上 ,葡萄就属于攀缘
茎。
3. 3  光温反应特点在实践上的意义
考察结果表明 ,以往认为 10 ℃积温在 1600 ℃以
上的地区就可以种植大豆的看法显然是不够准确
的。实践证明 ,在一些高海拔地区 10 ℃积温可以达
到 2000 ℃以上 ,无霜期在 170 d 以上 ,但并不能种植
大豆 (表 8) 。
从表 8 看出 ,一些地区之所以不能种植大豆 ,就
是因为昼夜温差太大 ,白天气温虽然可以达到 20 ℃
以上 ,但夜间温度只有 10 ℃左右 ,最暖月平均温度
在 20 ℃以下。可见 ,在最暖月平均温度 20 ℃以下的
地区种植大豆可能没有生产价值。
根据不同纬度区野生大豆初花期对光照时数要
求的相异性和野生大豆在原生地初花期都是在夏至
以后开花的相似性 ,可以为鉴别大豆是否属于地方
原有农家品种提供一种判别手段 ,即各地在夏至以
前开花的大豆品种可能不是真正的当地品种。
476    作   物   学   报 29 卷  

表 8 积温、最暖月平均温度与大豆生长的关系
Table 8 Relationship between soybean growing and the cumulative
temperature or the average temperature in the warmest month
地点
Place
10 ℃积温
10 ℃
cumulative
temp
最暖月平均温度℃
Average temp in the
warmest month
月份
Month
温度
Temp ( ℃)
无霜期
No frost
days
(d)
大豆
有无
Soybean
( YΠN)
西宁 2051. 8 7 17. 2 128 无 N
格尔木 1933. 7 7 17. 3 214 无 N
拉萨 2050. 0 6 15. 2 137 无 N
昌都 2048. 1 7 16. 2 118 无 N
林芝 2143. 9 7 15. 6 175 无 N
波密 2210. 0 7 16. 3 310 无 N
察隅 3411. 0 7 18. 8 210 无 N
下察隅 3835. 0 7 21. 0 313 有 Y
References
[1 ]  Li F2S(李福山) . Studies on the ecological and geographical distribu2
tion of wild soybean ( G. soja) . Scientia Agricultura Sinica (中国农
业科学) , 1993 , 26(2) : 47 —55
[ 2 ]  Xu B(徐豹) , Lu Q2H(路琴华) , Zhuang B2C(庄炳昌) . Analysis of
ecotypes of wild soybean ( G. soja) in China. Scientia Agricultura
Sinica (中国农业科学) , 1987 , 20(5) : 29 —35
[3 ]  Harwig E E. Growth and reproductive characteristics of soybeans
[ Glycine max (L. ) Merr. ] grown under short2day conditions. Crop
Sci , 1970 , 12 : 47 —53
[4 ]  Shao Q2Q(邵启全) , Lin Z2Q(林章棋) , Zhou D2M(周端敏) . Pho2
toperiodical ecotype of wild soybean of China. Acta Agronomica Sinica
(作物学报) , 1980 , 6 (1) : 45 —50
[5 ]  Li F2S(李福山) . The maturity type and geographical photoperiod dis2
tribution of wild soybean ( G. soja) in China. Journal of Plant Genetic
Resources (作物品种资源) , 1997 , (4) : 17 —19
[6 ]  中央气象局. 全国各省、市、区主要气象因素资料 (1961~1970
年平均)
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