豆科
豆科(学名:Fabaceae),是被子植物门中仅次于菊科和兰科的第三大科。其形态多样,适应性广,是被子植物演化最成功的类群之一。根据多识植物百科数据,截至2024年豆科下分为6个亚科,813属,19325~19560种,包含大豆、绿豆、豌豆等重要经济作物。豆科植物全球广布,为温带、半干旱区–季节性干旱区、热带雨林和稀树草原生态系统中重要的区系组成成分,甚至在最极端的生境中也有分布。
豆科为乔木、灌木、草本或藤本;常有能固氮的根瘤;叶常互生,稀对生,叶为羽状复叶、掌状复叶或3小叶;花两性,辐射对称或两侧对称;果为荚果,形态多样。本科多数物种为虫媒植物,传粉媒介主要为蜜蜂属,但也有少数靠其他昆虫如蚂蚁、蛾类或甲虫传粉,另外还有些物种的花粉由鸟类或蝙蝠传送。
从经济上讲,豆科植物的重要性仅次于禾本科。豆科植物贡献了全球 27% 的作物产量,包含了大量具有重要经济价值的物种,很多物种在全球广泛栽培利用。许多豆科植物几千年来一直是人类的主食,与人类的进化密切相关,在当今世界,豆科植物在制造木材、油和树脂、清漆、油漆、染料、药品等领域具有重要的作用,同样也是园林绿化的不可或缺的一部分。此外,豆科植物与根瘤菌共生固氮体系是自然界固氮效率最高、固氮量最大的生物固氮系统,据统计,豆科植物每年可以固定17.2 × 107吨氮元素。在温带和热带地区,豆科植物作为饲料和绿肥也具有独特的重要性。
由于栖息地丧失和人类过度砍伐,部分豆科植物正在面临严峻的生存危机。在《世界自然保护联盟(IUCN)濒危物种红色名录》收录的5868种豆科植物中,有1743种保护等级在易危(VU)及易危之上,其中已灭绝(EX)的有3种,野外灭绝(EW)的有2种,还有284种极度濒危(CR)。在中国,《国家重点保护野生植物名录》对22类豆科植物进行保护,其中绒毛皂荚与小叶红豆的保护等级为一级,其余沙冬青、紫荆叶羊蹄甲等20种豆科为二级保护野生植物。
起源与演化
豆科所属的豆目(Fabales)起源可追溯到9400万至8900万年前,而开始多样化则是在约7900万至7400万年前。豆科植物有丰富多样的化石记录,特别是在第三纪,这一时期的花、果、叶、木和花粉化石在许多地方都有发现。而最早确定属于豆科的化石出现在古新世晚期。云实亚科(Cesalpinioideae),蝶型花亚科(Papilionoideae)和含羞草亚科(Mimosoideae)是传统上被认为是代表豆科植物成员的3个亚科。从始新世中期到晚期的化石记录中,已经发现了这三种代表豆科主要谱系的亚科,表明现代豆科的大多数类群在始新世就已经存在,并在这一时期出现了广泛的多样性。
根据分子系统学研究,豆科植物的祖先可能起源于白垩纪晚期一种具有三枚小叶的单叶植物,并逐渐演化出了不同的叶型和生长习性。豆科大约在6000万年前开始多样化,而最重要的分支大约在5000万年前分离,其中,主要的云实亚科分支为5600至3400万年前,而含羞草亚科基础族群则为(4400±260)万年前。含羞草亚科和蝶型花亚科之间的划分可以追溯到5900万至3400万年前,其中蝶形花亚科基础族群为(5860±20)万年前。尽管每个属内的物种多样化相对较晚,但仍有可能确定蝶形花亚科内某些类群的分化年代。例如,黄芪属(Astragalus)在大约1600万到1200万年前从棘豆属(Oxytropis)中分离出来,此外,Neoastragalus 的非整倍体物种的分离始于400万年前,印加树属(Inga)是蝶形花亚科的另一个属,约有350种,在过去200万年中似乎发生了分化。根据化石和系统发育的证据,已有证据表明豆科植物最初是在古近纪时期沿特提斯海道(Tethys seaway,1500万年前由特提斯洋缩减形成,或称第二特提斯海)的干旱或半干旱地区进化而来的。
关于豆科植物与根瘤菌之间共生关系的起源与演化历程仍处在假说阶段,早期的共生关系可能不像现在这样高效,并且可能仅限于特定的豆科植物和根瘤菌种类。研究表明,豆科植物在演化过程中经历了多次全基因组复制事件,可能为稳定有效的固氮根瘤提供丰富的遗传物质基础,也为一系列生理、生态性状的演化提供了内在条件。随着时间的推移,豆科植物和根瘤菌各自演化出了专门的基因,以促进这种共生关系。随着共生关系的不断发展和完善,豆科植物与根瘤菌之间的相互依赖性越来越强,最终形成了高效的固氮系统。
词源
豆科的学名Fabaceae由模式属蚕豆属学名Faba(现为野豌豆属Vicia的异名)的复合形式Fab-加上表示科的等级后缀-aceae构成。
按ICN的规定,Fabaceae有两个描述性互用名称。当它取广义时(包括传统上的含羞草亚科和云实亚科)可与Leguminosae互换使用;当它取狭义的蝶形花科概念时可与Papilionaceae互换使用。但这两个描述性互用名称因为不能体现其模式,一般不建议使用。
分类
分类历史
豆科植物亚科级一直是一个广泛使用的中心级别。在传统上习惯根据花形态的不同分为含羞草亚科、云实亚科和蝶型花亚科3个亚科。这3个亚科的首次命名是在1825年,瑞士植物学家奥古斯丁·皮拉米·德康多尔(Augustin Pyrame de Candolle)将豆科细分为四个亚目(=亚科),除了第四个“亚目”铁木豆族(Swartzieae)外,其余3个“亚目”则为今天的亚科。1865年,英国植物学家乔治·本瑟姆(George Bentham)对这3亚科分类系统进行了详细的阐述,其分类成为了随后140年豆科植物家族分类的基础)。
1926年,英国植物学家约翰·哈钦松(John Hutchinson)将3亚科提升至科级,而在豆科系统学进展的第一卷中,这三组被认为是亚科。不管等级如何,自19世纪以来,这3个类群一直是被用作是鉴定和分类豆科植物的标准,在植物学、植物区系学和分类学课程中广泛教授,并且一直被世界各地的农学家,园艺学家和生态学家使用。
近来的分子系统学研究表明,将豆科分为3个亚科的方案从进化上解读并不合理。因为3个亚科——云实亚科、含羞草亚科和蝶型花亚科不能如实反映豆科的系统发育关系,含羞草亚科和蝶形花亚科被嵌入到并系的云实亚科中。2001年,在澳大利亚堪培拉举行的第4届国际豆科植物会议上,人们深知传统的豆科分类系统已经过时,但由于当时缺乏强有力的系统发育分析方法和证据支持,只能暂时搁置提出新的分类系统。会议结束后,由于豆科诸多属的分子序列数据的增加和系统发育分析方法的改进,其系统学研究有了很大进展。然而,要想建立1个新的豆科分类系统,即便是过渡类型,也会面临巨大的挑战。
由全世界豆科专家组成的豆科系统发生工作组在2013年就发表了共识性的豆科系统发生树,并初步提出了3种划分亚科的方案,分别为:豆科15个亚科的分类系统,基于基因组分析和分子系统学研究结果,该系统将含羞草亚科和蝶型花亚科嵌入云实亚科;豆科10~12个亚科的分类系统,它保留了含羞草亚科,但在某些节点处的系统发育关系不稳定,所以随着研究的深入可能会增加亚科的数目;豆科6个亚科的分类系统,它将合并云实族(Caesalpinieae)分支和决明属(Cassia)支系中所有的类群,与含羞草亚科构成1个较大的亚科。但迟至2017年,他们才正式采纳了其中的6亚科方案,发表了卡尔?冯?林奈体系的豆科分类大系统,但仍然没有确定族、亚族等科下等级。
下级分类
考虑到传统概念的含羞草亚科和云实亚科在中国区系中属种数均不多,6亚科方案比15亚科方案更便于中国学者应用,多识被子植物门系统因而接受了6亚科方案,并根据学界历年来的研究成果完善了亚科以下、属以上的等级系统。多识植物百科数据显示,豆科共有6个亚科,813属,19325 ~ 19560种。
上述表格内容均来自多识植物百科与iNaturalist。
形态特征
生活型
根
根部常有能固氮的根瘤。
叶
叶常绿或落叶,通常互生,稀对生,常为一回或二回羽状复叶,少数为掌状复叶或3小叶、单小叶,或单叶,罕可变为叶状柄,有时特化为卷须;叶具叶柄或无,叶柄或(稀)小叶柄基部具叶枕,叶和叶轴常具有休眠运动;托叶和小托叶有或无,托叶有时叶状或变为棘刺。
花
花两性,稀单性,辐射对称或两侧对称,通常排成总状花序、聚伞花序、穗状花序、头状花序或圆锥花序,稀单花;花被2轮;萼片(3-)5(6),分离或连合成管,有时二唇形,稀退化或消失;花瓣(0-)5(6),常与萼片的数目相等,稀较少或无,分离或连合成具花冠裂片的管,大小有时可不等,或有时构成蝶形花冠,近轴的(adaxil)1片称旗瓣,侧生的2片称翼瓣,远轴的(abaxil)2片常合生,称龙骨瓣,遮盖住雄蕊和雌蕊;
雄蕊通常10枚,有时5枚或多数(含羞草亚科),分离或连合成管,单体或二体雄蕊,花药2室,纵裂或有时孔裂,花粉单粒(单孢体)或常联成复合花粉(四合体或多孢体),花粉粒三孔沟、三沟或三孔;雌蕊通常由单心皮所组成,稀较多(2-16枚)且离生,子房上位,1室,基部常有柄或无,沿腹缝线具边缘胎座,胚珠2至多颗,悬垂或上升,排成互生的2列,为横生、倒生或弯生的胚珠;花柱和柱头单一(稀多枚),顶生。
果、种子
果为荚果,形状种种,成熟后沿缝线开裂或不裂,或断裂成含单粒种子的荚节,或有时特化为翅果状、浆果状或核果状荚果。种子通常具革质或有时膜质的种皮,生于长短不等的珠柄上,有时由珠柄形成一多少肉质的假种皮,胚大,胚乳无或极薄。
果实类型的争议
有不少学者认为豆科的果实并非单一的荚果,并且依据形态的差异将部分例外果型认定为其它果实类型,如“翅果”“核果”“浆果”等等。考虑到这些果实形态均源于荚果,只是一些类群为适应特殊的环境而演化出的特殊结构,而且大多数类群虽然演化出极为特殊的果实结构,但其荚果的轮廓并未发生改变。因此,多识植物百科仍然沿用传统观点,认为豆科所有类群具有单一的果实类型,即荚果,而根据不同荚果形态加定语,如“翅果状荚果”,“核果状荚果”等等。
分布栖息
豆科植物全球广布,为温带、半干旱区–季节性干旱区、热带雨林和稀树草原生态系统中重要的区系组成成分,甚至在最极端的生境中也有分布。在非洲、南美洲和亚洲的热带森林中,它们是构成物种多样性和丰度的重要元素,在整个热带地区,它们主宰干燥森林和热带稀树大草原,同样的情况也发生在地中海地区,沙漠和温带地区,高纬度和高海拔地区。中国有172属,1485种,13亚种,153变种,16变型;各省区均有分布。
繁殖生态
本科很多物种为虫媒植物,传粉媒介主要为蜜蜂,但也有少数靠其他昆虫如蚂蚁、蛾类或甲虫传粉,另外还有些物种的花粉由鸟类或蝙蝠传送。一些豆科植物在演化过程中逐渐形成了适应各种传粉者的形态结构特征,如含羞草亚科和云实亚科的一些热带、亚热带种类在它们的叶柄和叶轴上常产生特殊的分泌腺体以吸引蚂蚁;相思树属(Acacia)的一些种类在其茎上形成大而中空的刺,可供蚂蚁居留;含羞草亚科的朱缨花(Calliandra haematocephala)和代儿茶(代儿茶属 cinerea)的雄蕊数目较多且颜色鲜艳,以吸引传粉者;云实亚科决明属(Senna)植物有顶孔开裂的基着药,适应那些能摇动花药而取得花粉的蜜蜂;云实属(Caesalpinia)植物花丝基部被毛,遮盖着雌蕊和花托口部,从而避免自花授粉。蝶型花亚科的花更巧妙,代表豆科比较进化的类型,花冠向着既能保护生殖器官又能显示其美丽以吸引昆虫这两个方面发展。蝶形花冠的旗通常大而开展,具有不同的色彩,便于吸引昆虫;翼瓣在其左右两侧略伸展,成为可供昆虫驻足的平台;彩云阁辦背部边缘合生,将雌雄蕊包裹在内,防止雨水或有害虫类的侵袭。蝶形花雄蕊的花丝常合生成管状,基部内面有蜜腺,只容许蜜蜂类县长口吻的昆虫享受:有时对着旗瓣的一枚雄蕊与合成管状的其他9枚离生,形成一缺口,便于蜜蜂深入有蜜腺的基部;而蝶形花的雄蕊也只有当昆虫来访,借助传粉媒介的体重压下龙骨辦才使得柱头自由伸出。
豆科的传播方式亦十分多样。许多类群的荚果能够弹性开裂,裂爿具有强烈的吸湿性,当果实干燥时构成压力,最终两裂爿高度扭曲,并彼此分开,并掷出种子。另一些类群具高度扁平的荚果,开裂时在风中扭曲,被动掷出小种子。部分类群具硬的、不开裂荚果,种子包覆于甜至酸的果浆中,荚果落地后通过小型哺乳动物传播,如决明属、皂荚属(Gleditsia)等。许多类群的果实开裂暴露鲜艳的假种皮,如牛蹄豆属(Pithecellobium)和相思树属,抑或种子具鲜艳的颜色,如刺桐属(Erythrina)和相思子属(Abrus)的部分类群,主要通过鸟类传播种子。亦有类群的果实通过风力传播,它们的果实不裂,但常于一端或两端具翅,构成翅果状荚果,典型的如金蝶木属(Tipuana),黄檀属(Dalbergia)等等。或充气成气球状,如南鳔豆属(Lessertia),亦为适应风传播。山蚂蝗属(Desmodium)及其近缘类群荚节表面常被细微的钩毛,易为人(衣物)畜(毛皮)携带而传播。
生长习性
豆科植物拥有多种生长习性,乔木、灌木、亚灌木或草本等不同生活型均存在,且在栖息地方面有着巨大差异。比如热带地区以木本的含羞草亚科和云实亚科为主,而温带地区则以草本的蝶型花亚科为主。
根瘤菌是一种特殊的细菌,可以生活在土壤中或豆科植物根部形成的根瘤中。在根瘤中,它们与豆科植物形成一种共生关系,植物通过光合作用向根瘤菌提供能量,根瘤菌将大气中的氮固定在根瘤中,并将其转化为植物可以利用的形式,以支持植物的新陈代谢。根瘤菌为豆科植物生产氮的复杂过程称为生物固氮。根瘤菌对缺氮土壤中的植物尤为重要。并非所有的根瘤菌都能使所有的豆科植物结瘤,特定的根瘤菌能与特定的豆科植物或豆科植物群形成共生关系。
人工栽培
大豆种子富含蛋白质和油分,可供食用和作油料及饲料,是人类所需植物蛋白的重要来源。此章节以豆科大豆属大豆(Glycine max)为例。
大豆生长因素
温度
温度是大豆生长发育的关键因素。在通常情况下,大豆籽粒萌发和生长所需的温度约为10℃。温度越高,它的生长发育就会加快,如果超出了一定的温度范围,它的生长发育就会被抑制。此外,过高的温度还会对大豆籽粒的生长发育及根、茎、叶的生长发育造成不良的影响。在幼苗阶段,大豆对温度有较强的耐受性。对于各种天灾均有较强的抵抗力,但仅限于特定的控制温度。
水分
大豆有较强的耐旱性,可在短时期内维持水分来保活。但仅有雨水对大豆的生长和发育是不够的,尤其是大豆幼苗的成长时期,种植户必须要进行浇水,让大豆幼苗得到足够的水分。另外,大豆苗期是一个根系发育的有效阶段,但是由于大豆的整个根部还没有发育完全,并且土壤对水资源的吸收也相对缓慢, 所以必须进行人为的给水。
阳光
在没有光合作用的情况下,大豆的生长发育是不可能实现的,所以光照问题对于大豆生长来说十分重要。苗期是植物快速生长的阶段,需要大量的太阳能。大豆幼苗的日、夜长势因白昼、黑夜而异。在日照较强的白昼条件下,大豆苗期可以高效地进行光合作用,并生成高效的有机物质,为其迅速生长提供十分高效的营养物质条件。
种植技术研究
选地和整地
外部生长环境影响大豆品质和产量,应重视土地整理,根据大豆生长特点选择适合的种植地区,选择土层深厚的沙壤土,结合大豆生长需求,精细化耕翻整地,以便改善土壤的耕层结构,有利于养分吸收。且选择的种植地需要至少 3 年没有种植过大豆,重茬或迎茬都会影响大豆的正常生长发育。为此,要合理轮作,选择和其他农作物轮作 3 年以上的地块,主要轮作作物包括玉米、高粱和马铃薯等。
选种
优质的品种可以提高大豆的产量和质量,提升大豆的生产种植效益。在选定种植区域后,要根据种植区域环境选择大豆品种。通常应选用适宜于初霜之前数日栽培的品种,在土壤条件好、肥力充足的情况下,可以选用有一定结英能力、植株较高的品种,这种品种的抗早能力比较强。需要注意的是,在品种选择完成后,种子还应通过无害化技术进行处理,提高种子活力,杀死种子内部的病菌和虫卵,提高种子发芽率。
科学播种
种植密度、厚度、单株结英数是影响大豆高产量的关键因素,在播种时要格外关注大豆植株的生长状况,尽可能地增加单位面积内的大豆密度,从而提高土地资源的利用率,为大豆的增产、高产打下基础。在播种的时候,要以本地的环境条件、地理位置、品种种类为依据,对播种进行科学的计划和实施,采用等距穴播法、窄行密植播种法等,为大豆选择最适合的、科学的播种模式,促进植株密度、个体发育状况、群体发展等,从而使大豆的产量和品质得到提高。
田间管理
除草培土
在大豆生长过程中,禾本科杂草是影响其吸收养分的最主要原因之一。因此,在实际开展田间管理中,除草和培土工作对确保大豆健康生长起着至关重要的作用。要注意及时清除田间的杂草种子。特别是到了大豆生育后期,杂草会快速地蔓延,对大豆的生长产生很大负面影响,所以要做好除草工作。
补苗
为应对可能出现苗株枯萎的情况,须开展适当的补苗工作。一般在栽种完幼苗后7~10天,派遣专门技术人员对该地区的幼苗进行检测,将其中一些坏死的幼苗进行标记统计,并开展补苗工作。在补苗期间,应及时清除杂种,并选用有土壤根系的苗株进行补苗。要比原先的苗株进行更加深人的填埋,以保证补苗的存活率。补苗工作完成后,还要进行标识和后续的复查,以保证补苗工作开展的有效性。
间苗
在补苗过程中还要开展间苗工作,间除杂苗、病苗和密苗,保留健壮苗和大苗,给强壮幼苗更多生长空间和养分,提高光合作用效率。需要注意的是,应该等距离间苗。要严格按照相关标准间苗,不能凭主观判断。
病害虫防治
大豆害虫种类繁多,其中常发性重要害虫约 20 余种, 在整个大豆生育期均有不同程度地为害,是导致 大豆产量损失和品质降低的重要原因之一。开展病虫害防治工作是田间管理整体工作中的重要一环。加强对病虫害的防治和控制加强对害虫的调查研究,展开有针对性的防控工作。一般通过药剂,可以有效地控制害虫,但是这种方式造成的生态损害较大。因此,需要深入剖析病虫害产生的原因,对其抗性种类进行深入研究,遵循“预防第一,防治结合”的治理原则,综合采用农业防治手段、生物防治手段、物理防治手段和化学防治手段,以减少和避免病虫害 。
保护情况
种群现状
截至2024年,共有5868种豆科植物被列入《世界自然保护联盟(IUCN)濒危物种红色名录》中,其中有1387种豆科植物的种群数量呈现下降趋势,重要代表如交趾黄檀(Dalbergia cochinchinensis),IUCN数据显示其野外种群数量可能会在1990年代后至少下降90%;种群数量趋势稳定的有2405种,如红车轴草(Trifolium pratense)和褐毛野豌豆(野豌豆属 pannonica);而种群数量有上升趋势的豆科植物仅有多花台湾相思(相思树属 floribunda)等22种。还有1722种豆科植物因数据不足无法判断其种群数量趋势。
致危因素
威胁豆科植物生存的最主要因素为栖息地丧失,据IUCN数据显示在其收录的5868种豆科植物中,有超过3000种正受到栖息地丧失而造成的生存问题,如西班牙特有的黄芪品种Astragalus tremolsianus,其仅分布在西班牙南部的阿尔梅里亚山脉,因农业耕地扩张导致其栖息地退化或转化,IUCN于2011年的评估数据显示其栖息地仅剩1km2,总种群规模估计为16000株。过度砍伐也是造成豆科植物种群数量减少的一大因素,一些豆科植物如交趾黄檀属于优质的奢侈材料,能带来巨大的经济效益,导致针对性的盗伐活动猖。部分豆科植物也受到自然灾害影响,如,马达加斯加的黄檀品种Tsiandalana(Dalbergia antsirananae)就面临着野火的严重威胁。除此之外物种入侵、气候变化等因素也正在威胁某些豆科植物正常的生存繁殖。
保护等级
在《世界自然保护联盟(IUCN)濒危物种红色名录》收录的5868种豆科植物中,已灭绝(EX)的有3种,分别为缘毛红豆(Ormosia howii)、Astragalus nitidiflorus 和Streblorrhiza speciosa ;野外灭绝(EW)的有2种,分别为Arachis rigonii 和Toromiro(苦参属 toromiro)。交趾黄檀等284种豆科植物被世界自然保护联盟评估为极度濒危(CR);被评为濒危的豆科植物有包括卢氏黑黄檀(Dalbergia louvelii )等784种,被评为易危(VU)有670种;红色名录类别为低危(LR/cd)、近危(NT)、无危(LC)的豆科植物分别有7种、346种和3388种。还有384种豆科植物因数据不足(DD)无法进行评估。
有22类豆科植物被中国收录于2021年发布的《国家重点保护野生植物名录》,具体如下:
上述表格内容均来自2021年发布的《国家重点保护野生植物名录》。
保护措施
豆科的很多种类已被国际社会立法保护,如野豌豆属(Vicia)于2009年被列入《粮食和农业植物遗传资源国际条约》(ITPGRFA)附件I ;百脉根属(Lotus)植物 Lotus kunkelii 被列为《欧洲栖息地指令》附录 II 中的优先物种和《伯尔尼公约》(保护欧洲野生动植物和自然栖息地的公约)附录 I 中的物种,其还出现在西班牙红色目录中。有些种类已进行易地保护或建立保护区进行就地保护,如百脉根属植物Pico de El Sauzal(Lotus maculatus)就受到西班牙Paisaje Protegido Costa de Acentejo保护区的保护。部分豆科植物的种子被保存在种子银行,如黄芪属(Astragalus)植物Astragalus tremolsianus 的种子就储存在安达卢西亚植物种质资源库(Banco de Germoplasma Vegetal Andaluz)中。
主要价值
经济价值
豆科具有重要的经济意义,它是人类食品中淀粉、蛋白质、油和蔬菜的重要来源之一,据联合国粮食及农业组织2012年发布的资料统计,2010年豆科作物在中国的总收获面积达到了1765万hm2。农业上的豆类作物有大豆、花生(落花生属 hypogaea)、蚕豆(Vicia faba)、豌豆(Pisum sativum)、赤豆(Vigna angularis)、绿豆(Vigna radiata)、豇豆(Vigna unguiculata)、菜豆(Phaseolus vulgaris)和扁豆(Lablab purpureus)等。中国出口的食用豆类有大豆、蚕豆、豌豆、绿豆、四季豆、扁豆等, 均属出口创汇的重要商品,,其加工制品出口价值更高。
有些豆科植物种类的枝、干和树皮含单宁、树胶和染料。富含单宁的豆科植物如相思树属(Acacia)、合欢属(合欢属)植物;有些含树胶树脂类,如柯柏胶为孪叶豆(Hymenaea courbaril)的树干流出的树脂,阿拉伯胶来自阿拉伯胶树(Senegalia senegal)的树皮。含染料的有槐花(Styphnolobium japonicum)、木蓝(Indigofera tinctoria)、苏木(云实属 sappan)等,这些原料可用于医药、印染及革工业。豆科中不少种类适于放养紫胶虫(Laccifer lacca),所生产的紫胶用作电的绝缘体和漆的原料,常用的优良宿主树有铁刀木(Senna siamea)、黄檀(Dalbergia hupeana)、海南黄檀(Dalbergia hainanensis)和木豆(Cajanus cajan)等。还有些种类如毛鱼藤(Derris elliptica)、厚果鸡血藤(Millettia pachycarpa)和猪腰豆(Padbruggea filipes),其根部和种子含鱼藤酮,为杀虫剂的原料。
食用价值
豆科植物营养价值高,食用豆类的鲜嫩豆荚和籽粒可作为新鲜的蔬菜和罐头食品的原料,在蔬菜周年供应中占有重要地位,不同季节可有不同的豆类蔬菜上市,尤其是在冬季和盛夏缺菜季节,可随时生产绿豆芽、大豆芽、蚕豆芽等供应市场。蚕豆、绿豆、豇豆、菜豆、木豆(Cajanus cajan)籽粒与大米或糯米搭配煮饭或做粥,可强化食品的营养功能,改善人们的饮食结构,提高蛋白质的吸收率;豆类籽粒加工制成的豆制品、豆沙、豆馅、豆糕、粉丝、粉皮、豆酱、酱油、味精等,营养丰富,风味别致都是人们喜食的食品和调味品;食用豆类作物还可加工制成各式各样的食品。蚕豆等还可作为脱脂牛奶的代用品;木豆、四棱豆(Psophocarpus tetragonolobus)、花生、大豆等可榨取食用油。
药用价值
食用豆类的根、茎、叶、花、英和籽粒都可以作为药材,长久被利用的药材有儿茶(Acacia catechu)、番泻叶、甘草、黄芪、苦参(Sophora flavescens)、密花豆、降香和补骨脂,民间使用的草药则更多。《中华本草》中记载了大量豆科植物的药性、药理学、功能与药效,例如其中描述黄芪药性“味甘,性温。归肺、辟经”,具有益气升阳、固表止汗、利水消肿、耗毒生肌的功能,主治内伤倦劳、脾虚泄泻、肺虚咳嗽、直肠脱垂、于宫下垂、吐血、便血、崩漏、自汗自汗、水肿、血痹、痈疽难溃或久溃不敛,及一切气虚血亏之证。番泻叶可泻热通便,消积导滞,止血。主治热结便秘、习惯性便秘、积滞腹胀、水肿臌胀、胃或十二指肠溃疡出血。
生态价值
多数豆科植物生长迅速,抗逆性强,如抗寒、抗旱、抗高温、耐贫瘠、固沙,较能适应恶化的土壤条件,迅速形成覆被,铺盖裸露地表,遮挡降雨。特别是豆科牧草,不仅枝叶茂密,可有效阻缓径流, 拦截泥沙,且根系发达,能形成紧密的根网,既可疏松土壤,加大渗透,又可固持土壤,抵抗侵蚀。
据研究,即使在贫瘩的荒山荒坡种植豆科植物也可以明显改善土壤水分、土壤有机质和土壤全氮含量,表明豆科植物可能作为绿化造林的原材料。在中国南方严重退化的坡地红壤上,胡枝子(Lespedeza bicolor)作为土壤改良和水土保持植物,已取得了良好的效果。
大部分豆科物种的根受土壤中一种微生物的感染而形成根瘤,这些根瘤能固定大气中的游离氨素,使之转化为植物能吸收的硝酸盐,对改良土壤、提高地力、建立生态平衡均具有重要作用。
观赏价值
豆科植物在园林绿化中的应用及其广泛。其中槐树中的金枝槐(Sophora japonica)、龙爪槐(Styphnolobium japonicum)、香花槐(Robinia pseudoacacia)应用最为广泛。金枝槐高达25m,树皮灰褐色,具纵裂纹,是庭院常用的特色树种,其枝叶茂密,绿荫如盖,适作庭荫树。配植于公园、建筑四周、街坊住宅区及草坪上,也极相宜,在中国北方多用作行道树;龙爪槐对二氧化硫、氯气等有毒气体有较强的抗性,兼具防风固沙与蜜源植物的功能,是城乡良好的遮荫树和行道树种;富贵树又名富贵树,叶片绿色美观对称,青翠碧绿,花有浓郁芳香,可同时盛开200~500朵,非常壮观美丽。香花槐叶繁枝茂,树冠开阔,树干笔直,树景壮观,全株树形自然开张,树态苍劲挺拔,观赏价值极佳。
危害
摄食生的或烹调、加工不充分的豆科植物可能引起中毒。研究表明,人们经常食用的豆类(如蚕豆、刀豆、豌豆等)主要含凝血素和皂苷2种毒素。植物凝集素的毒性主要表现在它可以和小肠细胞表面的特定部分发生结合作用,此结合可对肠细胞的生理功能产生明显的不良影响。最为严重的是损害胃肠 细胞从胃肠道中吸收蛋白质、糖类等营养成分,从而导致营养素缺乏,生长抑制,严重时可引起死亡。皂又称为皂毒素。其毒性主要体现在溶血性及其水解产物皂甙元的毒性。皂甙元可强烈刺激胃肠道黏膜引起局部充血、肿胀、炎症,以致造成恶心、 呕吐、腹痛、腹泻症状。另外,菜用豆中存在的蛋白酶抑制剂、脂肪氧化酶、脲酶及植酸等有害物质也促进了中毒的发生或者加重了中毒的症状。
文化延伸
中国豆类文化
流传数千年的大豆,在中国经历了从野生到栽培、主食到副食、区域种植到广泛种植的历史变迁,并从2000年前开始流传至世界的各个角落。现在,“中国豆”已身全球重要农作物之列,成为中国特有的文化符号之一。大豆,古称之为“菽”。《管子·戒》记载:“(齐桓公)北伐山戎,出冬葱与戎菽,布之天下”。意思是,齐桓公带领军队向北讨伐山戎时,得到了冬葱与戎菽这两种物种,回到中原后将之推广。“中原有菽,庶民采之”“岁聿云莫,采萧获菽”“黍稷重,禾麻菽麦”……我国第一部诗歌总集《诗经》中有多处关于大豆的描写。戎菽出北疆,豆香万里飘。几千年来,大豆在中国人的生活中不可或缺,也被深深“植入”到灿烂的中华文化中,许多耳熟能详的著名诗歌里都会发现它的身影:曹植的“煮豆燃豆萁,豆在釜中泣。”陶渊明的“种豆南山下,草盛豆苗稀。”辛弃疾的“大儿锄豆溪东,中儿正织鸡笼。”
日本豆类文化
豆类在日本的发酵饮食文化中占据着重要地位,味噌汤和由黄豆发酵而成的纳豆是日本人日常的饮食中中不可缺少的。味噌是一种半固体调味料,由主要成分大豆蒸煮或煮沸,加入曲和盐,发酵和成熟而成。关于味噌的历史有两种说法:一种说法是味噌是通过中国或朝鲜半岛传播到日本的,另一种说法是从弥生时代通过日本自己的盐窖发展而来的。纳豆这个词最早出现在日本平安时代,相当于中国的唐宋时期。在《新猿乐集》中还有一个关于纳豆的传说:室町时代的将军源义家出征的路上,在水户附近休息,发现本来是马的食料的煮黄豆在豆秆中发酵了,他尝了一下,觉得很好吃,于是命臣下研究怎么做,这就是纳豆起源的一般说法。进入了江户时代,纳豆被作为商品出售,日本式早餐的米饭、味噌汤、泡菜和纳豆的基本形式也在这个时期固定下来,成为最典型、最普遍的日本人饮食内容。科学家研究发现纳豆中含有的细菌有很多益处,如可以抑制有害菌、溶解血栓等。
《杰克与豆茎》
《杰克与豆茎》是一则英国民间传说,在欧洲家喻户晓。故事讲述了一个贫穷家庭的男孩杰克三度爬上魔豆的豆茎,盗取吃人的恶巨人财宝,并杀死巨人的故事,曾被收录进格林童话。目前已知的最早的英文印刷版本是1807年英国出版商本杰明·塔巴特(Benjamin Tabart)(1767-1833)在《流行的童话》(Popular FairyTale)一书中收录了《杰克与豆茎》(Jack and the Beanstalk)。
参考资料
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Yerbamuda de Jinámar.IUCN.2024-05-10
Pico de El Sauzal.IUCN.2024-05-10
Astragalus tremolsianus.IUCN.2024-05-10
豆科Fabaceae.植物智.2024-05-10
千年“中国豆”引发的时代文化脉动 ——农耕文化系列报道.内蒙古自治区人民政府.2024-05-11
みそ(味噌).おいしさスマイル イチビキ 名古屋のみそ・しょうゆ・つゆメーカー.2024-05-11