第一章蔬菜栽培的生物学基础

第一节蔬菜植物的分类我国是世界上重要的蔬菜植物起源中心之一。从1986年起，蔬菜种质资源研究被纳入了“七五”和“八五”国家科技攻关项目，到1995年底为止，约80％的蔬菜地方品种已得到长期保存，全国已入库（圃）保存的蔬菜种质资源达28，765份，分属21科61属132种。据统计，目前，我国栽培的蔬菜有二百多种，分属32科,其中普遍栽培的有50-60种。因此，蔬菜种类多，同一种中有不同类型、品种。分类方式1、植物学分类方法2、食用器官分类方法3、农业生物学分类方法从栽培角度，以农业生物学分类更为适用。1、植物学分类方法根据植物学的形态特征、系统发育中的亲缘关系，按照科、属、种、变种进行分类。现今我国栽培的蔬菜种类粗略统计有210种，列属32个科。其中绝大多数属于种子植物，双子叶和单子叶的都有。双子叶植物纲牛皮菜圆叶菠菜尖叶菠菜藜科落葵科落葵苋科苋菜萝卜结球甘蓝抱子甘蓝球茎甘蓝花菜青花菜十字花科小白菜大白菜乌塌菜菜心茎用芥菜儿菜棒菜榨菜叶用芥菜—包心芥根用芥菜---大头菜薹用芥菜—薹芥豆科豇豆菜豆蚕豆毛豆豌豆冬寒菜黄秋葵锦葵科芹菜胡萝卜芫荽伞形科蕹菜旋花科茄科茄子马铃薯辣椒番茄葫芦科黄瓜中国南瓜西葫芦甜瓜印度南瓜西瓜丝瓜苦瓜佛守瓜瓠瓜冬瓜菊科莴笋散叶生菜结球生菜茼蒿单子叶植物纲茭白甜玉米芋魔芋天南星科禾本科百合科韭菜分葱大葱洋葱大蒜睡莲科-莲藕百合科-石刁柏百合科-黄花菜姜科-姜植物学分类的特点：能了解各种蔬菜间的亲缘关系。凡是进化系统和亲缘关系相近的各类蔬菜，在形态特征、生物学特性以及栽培技术方面都有相似之处。尤其在杂交育种、培育新品种及种子繁育等方面意义更为重要。结球甘蓝与花椰菜，虽然前者食用叶球，后者食用花球，但是他们同属一个种。番茄、茄子和辣椒同属茄科，它们无论在生物学特性及栽培技术上，还是在病虫害防治方面都有共同之处。缺点：有的蔬菜同属一个科，但其栽培方法、食用器官和生物学特性却未必相近。马铃薯和番茄同属茄科，但其栽培方法、食用器官和生物学特性却差别很大。2、食用器官分类法主要是根据食用部位进行分类（根、茎、叶、花、果）分类特点：食用器官相同的蔬菜，其生物学特性和栽培方法大体相同。如萝卜和胡萝卜，一个是十字花科一个是伞形科，但它们对栽培条件的要求很相似。不足之处：该方法不能反映同类蔬菜在系统发生上的亲缘关系。由此可能发生在同一类（食用器官相同）蔬菜的蔬菜在对环境条件和栽培技术上的要求却相差远的现象发生。如莴苣和茭白，同为茎菜类，前者陆生，后者水生。根菜类肉质直根类：萝卜、胡萝卜、大头菜等。块根类：豆薯（地瓜）、葛等。茎菜类地上茎类：茭白、石刁柏、莴笋、榨菜等。地下茎类：马铃薯、莲藕、芋、姜等。葛叶菜类普通叶菜类：白菜、叶芥菜、菠菜、苋菜、蕹菜等结球叶菜类：大白菜、结球甘蓝、结球生菜等鳞茎类：洋葱、大蒜、百合等香辛叶菜类：葱、韭菜、芫荽等花菜类花球类：花椰菜、青花菜等花薹类：紫菜苔、菜心、芥蓝花类：黄花菜紫菜苔芥蓝果菜类瓠果类：黄瓜、冬瓜、西瓜等瓜类蔬菜浆果类：番茄、茄子、辣椒等荚果类：菜豆、豇豆、豌豆、扁豆等豆类蔬菜颖果类：甜玉米。扁豆3、农业生物学分类法分类特点：依据各种蔬菜的主要生物学特性，结合对环境条件的要求以及生产栽培技术特点进行分类。从栽培角度上讲，农业生物学分类比较切合栽培实际情况。同类蔬菜对环境条件，肥水管理的要求非常接近。(1)白菜类以柔嫩的叶丛、叶球、嫩茎、花球供食用。如白菜（大白菜、小白菜）。甘蓝类（结球甘蓝、球茎甘蓝、花椰菜、抱子甘蓝、青花菜）。芥菜类（榨菜、雪里蕻、结球芥菜）。生长期间需湿润和凉爽气候及充足的水肥条件。温度过高、气候干燥则生长不良。除采收菜薹及花球外，一般第一年形成叶丛或叶球，第二年抽薹开花结实。栽培上要避免先期抽薹。均用种子繁殖，直播或育苗移栽。（2）根菜类以肥大的肉质直根为食用器官，要求冷凉的气候和疏松深厚的土壤。包括萝卜、胡萝卜、大头菜、芜菁、根用甜菜等。生长期中喜温和冷凉的气候。如在高温下，萝卜叶大根群较浅，故不耐旱，如过于干燥与炎热、辣味增强、品质差；如水分供应不均，易使肉质根开裂。它要求在湿润而富含腐植质，排水好而深厚的砂土生长。在生长的第一年形成肉质根，贮藏大量的养分，到第二年抽薹开花结实。一般在低温下通过春化阶段，长日照下通过光照阶段。用种子繁殖。(3)绿叶蔬菜类以幼嫩的叶或嫩茎供食用。如莴苣、芹菜、菠菜、茼蒿、芫荽、苋菜、蕹菜、落葵等。二年生：如莴苣、芹菜、菠菜。一年生：如苋菜、蕹菜。根据对温度的要求不同，又可将它们分为二类：菠菜、芹菜、茼蒿、芫荽等喜冷凉不耐炎热，生长适温15℃-20℃，能耐短期霜冻，其中以菠菜耐寒力最强。苋菜、蕹菜、落葵等，喜温暖不耐寒，生长适温为25℃左右。喜冷凉的主要作秋冬栽培，也可作早春栽培。共同特点是生长期短，适于密植和间套作，要求极其充足的水分和氮肥。(4)葱蒜类以鳞茎（叶鞘基部膨大）、假茎（叶鞘）、管状叶或带状叶供食用。如洋葱、大蒜、大葱、香葱、韭菜等。根系不发达，吸水吸肥能力差，要求肥沃湿润的土壤，一般耐寒。长光下形成鳞茎，低温通过春化。可用种子繁殖（洋葱、大葱、韭菜），也可无性繁殖（大蒜、分葱、韭菜）。以秋季及春季为主要栽培季节。指以果实为食用部分的茄科蔬菜。包括番茄、辣椒、茄子要求肥沃的土壤及较高的温度不耐寒冷。对日照长短要求不严格，但开花期要求充足的光照。种子繁殖，一般在冬前或早春利用扩地育苗，待气候温暖后定植于大田。(5)茄果类(6)瓜类指以果实为食用部分的葫芦科蔬菜。包括南瓜、黄瓜、甜瓜、瓠瓜、冬瓜、丝瓜、苦瓜等。茎蔓性，雌雄同株而异花。依开花结果习性，有以主蔓结果为主的西葫芦、早黄瓜。以侧蔓结果早、结果多的甜瓜、瓠瓜。主侧蔓几乎能同时结果的冬瓜、丝瓜、苦瓜、西瓜。瓜类要求较高的温度及充足的阳光。西瓜、甜瓜、南瓜根系发达，耐旱性强。其它瓜类根系较弱，要求湿润的土壤。生产上，利用摘心、整蔓等措施来调节营养生长与生殖生长的关系。种子繁殖，直播或育苗移栽。春种夏收，有的采收可延长到秋季，还可夏种秋收。(7)豆类以嫩荚或豆粒供食用的豆科蔬菜。包括菜豆、豇豆、蚕豆、豌豆、扁豆、刀豆等。除了豌豆及蚕豆耐寒力较弱能越冬外，其它都不耐霜冻，须在温暖季节栽培。豆类根瘤具有生物固氮作用，对氮肥的需求量没有叶菜类及根菜类多。种子繁殖，也可育苗移栽。(8)薯芋类以地下块茎或块根供食用，包括茄科的马铃薯、天南星科的芋头、薯蓣科的山药、豆科的豆薯等。这些蔬菜富含淀粉，耐贮藏，要求疏松肥沃的土壤。除马铃薯生长期短不耐高温外，其它生长期都较长，且耐热不耐冻。均用营养体繁殖。(9)水生蔬菜类需生长在沼泽地区的蔬菜。如藕、茭白、慈菇、荸荠、水芹、菱、莼菜、豆瓣菜等。宜在池塘、湖泊或水田中栽培。生长期间喜炎热气候及肥沃土壤。除菱角、芡实以外、其它一般无性繁殖。茭白慈菇莼菜豆瓣菜(10)多年生蔬菜类指一次种植后，可采收多年的蔬菜。如金针菜、石刁柏、百合等多年生草本蔬菜及竹笋、香椿等多年生木本蔬菜。此类蔬菜根系发达、抗旱力强，对土壤要求不严格，一般采用无性繁殖，也可用种子繁殖。(11)食用菌类指能食用、无毒的蘑菇、草菇、香菇、金针菇、竹荪、猴头、木耳、银耳等。它们不含叶绿素，不能制造有机物质供自身生长。必须从其它生物或遗体、排泄物中吸取现存的养分。培养食用菌需要温暖、湿润肥沃的培养基。常用的培养基有牲畜粪尿、棉子壳、植物秸秆等。第二节蔬菜植物的起源与演化一、蔬菜植物的起源中心植物具有遗传性，蔬菜植物的生物学特性虽比野生种有显著改变，但它们仍保持着原来的一些基本特征。了解各种蔬菜植物的起源地和栽培驯化地区的自然条件，就能从生物系统发育方面来认识蔬菜生物学特性的形成，对优化栽培管理技术、种植资源的利用具有十分重要的意义。绝大多数蔬菜起源于热带、亚热带和温带南部。一方面由于野生的柔嫩多汁植物，很难在严寒的自然条件下生存；另一方面，人类最初的农业活动也始于温暖地区。1935年，前苏联瓦维洛夫在《育种的植物地理学基础》中提出了8个起源中心。1945年，英国达林顿和阿玛尔在《栽培植物染色体图集》中提出了12个起源中心。1951年，英国伯基尔列举了世界上早期栽培的20多种蔬菜的起源、驯化、传播等见解。1970年，前苏联茄科夫斯基在《育种的世界植物基因资源》一书中提出了“栽培植物大基因中心和小基因中心”学说。他认为有12个栽培植物的起源大中心。目前的蔬菜植物起源中心1、中国起源中心包括中国中部、西南部平原及山岳地区。是世界上作物最大、最古老的起源中心，多为亚热带、温带作物的起源地。主要的蔬菜起源中心和蔬菜豇豆、甜瓜、南瓜的次生中心。要求温和湿润，不耐严寒和干燥。2、印度-缅甸中心是许多蔬菜的起源地，此外还是芥菜等蔬菜的次生中心。温暖湿润、水分充足。3、印度-马来西亚中心该中心是印度中心的一部分。属热带海洋性气候。起源的蔬菜有竹类、冬瓜、生姜、山药等。4、中亚西亚中心属于大陆性气候，夏季炎热多雨，冬季严寒多雪。这一中心比中国和印度较小，但也是一个重要的蔬菜起源地。起源的蔬菜主要有菠菜、豌豆、芫荽、洋葱、大蒜、胡萝卜等。该中心还是甜瓜和葫芦的次生中心。5、近东中心包括小亚细亚内陆、外高加索、伊朗等地。起源的蔬菜主要有甜瓜、韭菜、莴苣、胡萝卜等。6、地中海沿岸起源中心包括欧洲南部和非洲北部地中海沿岸地带。它与中国中心同为世界重要的蔬菜起源地。该中心起源的蔬菜主要有甘蓝、细香葱、芹菜食用大黄等，另外还是洋葱、大蒜的次生中心。7、阿比西尼亚中心包括埃塞俄比亚和索马里等地。起源的蔬菜主要有西瓜、甜瓜、豇豆、葫芦、芫荽等。8、中美中心包括墨西哥以及安的列斯群岛等。起源的蔬菜主要有番茄、辣椒、南瓜、菜豆、甘薯、玉米等。9、南美中心包括厄瓜多尔、秘鲁、玻利维亚等安第斯山脉地带。起源的蔬菜主要有马铃薯、笋瓜、秘鲁番茄等。此外还是菜豆的次生中心。10、智利中心马铃薯和草莓的起源中心。11、巴西-巴拉圭中心木薯和落花生的起源中心。12、北美中心主要为美国的中北部，是菊芋的起源中心。二、中国蔬菜的来源（一）中国原产的蔬菜萝卜、白菜、芥菜、大葱等，其中白菜、萝卜已成为世界性蔬菜。（二）从国外引进的蔬菜由于时期和交通发展的不同，主要分为三条路线：1、由印度和南洋群岛引入：生姜、冬瓜、茄子、丝瓜、苦瓜、山药等。2、从汉代开始经“丝绸之路”从中亚和近东引入：主要有菠菜、蚕豆、豌豆、瓠瓜、西瓜、甜瓜、黄瓜、胡萝卜、芫荽、大蒜、大葱、芹菜等。3、明清时期，通过海运引入：菜豆、南瓜、辣椒、番茄、马铃薯、西葫芦、菊芋。三、蔬菜植物的演化（一）蔬菜演化的基础和方向栽培蔬菜和野生蔬菜相比，有以下特点：1、器官大型化野生蔬菜种小而瘦弱，栽培蔬菜都有较大、宽、和厚的叶片，茁壮而比较少的茎，较大的花和果实。2、栽培蔬菜的种子变大，但种子数减少，种子休眠性消失或减弱。种子大，在发芽时可提供充足的营养物质，有利于种子迅速均匀发芽，幼苗健壮生长。种子数减少降低了植株的传播能力。种子休眠是野生种遗留下来的一种特性。3、果实成熟早而集中4、细胞结构和内含物发生了变化机械组织少了，薄壁细胞多了，水分含量增加，苦味或毒素物质减少，含糖量提高。5、栽培蔬菜的保护组织大为消失如刺及硬的果皮或种皮的消失。菠菜种子上的刺就是一种野生状态的特征。6、多态型变异芥菜最初以种子作为香辛调料，现在已演化为食用叶的大叶芥、食用茎的茎用芥、食用根的根用芥。甘蓝已演变成羽衣甘蓝、结球甘蓝、花椰菜、青花菜、抱子甘蓝、球茎甘蓝。（二）地域与蔬菜演化的关系在不同地区栽培的蔬菜，长期受不同环境条件影响而形成具有不同遗传性的生态类型。生态分布越广的种产生的生态型越多，适应性也越强。如南方型黄瓜由东南亚传入，现主要分布于华南，果实短粗，无明显棱刺；北方型黄瓜由中亚西亚传入，现分布于华北，果实细长，有明显的棱刺。大白菜的3个形态类型：卵圆型：山东半岛；平头型：河南中部；直筒型：环渤海湾大白菜的叶球形状主要有:卵圆形