瓜尔豆(CyamposistetragonolobaL.)属豆科瓜尔豆属植物，原产热带非洲或亚洲，在原产地为严格的短日植物；其幼苗、嫩叶和嫩荚可作蔬菜，种子胚乳所含的半乳甘露聚糖胶是重要的造纸、纤维、食品、炸药、采矿、农药、石油等工业部门的原材料，是收获指数最高的经济作物之一。对瓜尔豆的发育特性、光照和温度等环境因子对瓜尔豆生长发育、生理生化变化和产量形成的影响等进行研究，是解决瓜尔豆推广和实现规模化生产的最基础最关键的问题。本研究以石河子大学瓜尔豆课题组选育的日长不敏感型瓜尔豆新品系“SU-B5”为试材，研究探讨了瓜尔豆的花序和花器官形态分化特点、产量形成特性，并在人工气候箱和大田中研究了温度和光照对瓜尔豆幼苗生长发育、光合作用、生化变化等的影响。主要研究结果如下。 1、通过实体解剖和石蜡切片观察发现，瓜尔豆花序为腋生总状花序，瓜尔豆幼苗的花序和花芽分化很早，当幼苗出土3d后即开始花序的分化，至出苗后的4d后即开始第一花序第一小花的分化。花芽形态分化的进程可划分为：未分化期、花序原基分化期、花序轴伸长期、苞片原基分化期、花原基分化期、萼片原基分化期、花瓣原基分化期、雄蕊和雌蕊原基分化期、药隔和胚珠形成期、花粉母细胞形成期、四分体形成期、花粉粒和胚囊形成期等12个时期。雌雄配子体的发生及发育不同步：大孢子母细胞发生期始于小孢子四分体初期，单核胚囊期发生于单核花粉粒形成期。 2、实验所用的瓜尔豆SU-B5从播种至齐苗、从齐苗至开花、从播种至种子成熟所需的有效积温(地下5cm处的温度≥15℃)分别为188.59±10.29℃、479.08±7.03℃、3111.34～3235.84℃。试验证明，瓜尔豆在新疆地区的适宜播种期为5月1日～5月11日。 3、瓜尔豆SU-B5的种子产量先随密度的增加而上升，当密度达到15cm×15cm时，产量最高，密度再增加时，产量反而下降；植株的叶片数、株高、单株有效花序数、每花序结荚数、每荚粒数、结荚节数、单株产量等随着种植密度的降低而增加，当降到行株距为15cm×20cm或20cm×15cm时，这些指标均达最大值，当种植密度进一步降低，达到行株距为15cm×25cm或25cm×15cm时，这些指标反而下降；瓜尔豆种子的千粒重随种植密度的增加而降低。试验认为，在新疆种植的瓜尔豆，较为合理的种植密度是30～35万穴/ha，每穴播种子3～5粒，每穴保苗2～3株。 4、瓜尔豆的叶片数、叶绿素含量、茎粗、株高、花序数、每花序的小花数、每花序的坐荚数等都受苗期光照时间长短的显著影响。子叶展平后以及第一片真叶展开后每天进行12.5～13h的光照处理可提高瓜尔豆每花序小花分化的数量和每花序的着荚数，而且植株的整个生长发育进程也相对加快。进一步缩短每天的光照时间至6.5～7h时，虽然能使植株的花芽分化期提前，但光照过短，叶片黄化、植株的正常光合作用受到影响、植株的干物质积累严重不足，最终导致花芽分化的数量减少、开花期延迟、开花数和结荚数降低。 5、不同生育期的光照时间长短影响矿质营养在植株叶片中的积累。缩短每天的光照时间，使植株全C的含量下降、全N的含量上升、C/N下降；P含量下降，但每天光照6.5～7h的反而上升；K含量，在子叶期缩短光照上升，而在一叶一心期缩短光照时间下降；Ca、Mg、Mn、Cu、Zn等的含量随着每天光照时间的缩短而上升；Fe的含量，在子叶期缩短光照出现上升下降、又上升又下降的动态变化，并且光照时间越短，变幅越大，但在一叶一心期处理，Fe含量先下降再上升，无论是子叶期还是一叶一心期缩短每天的光照时间都是在现蕾期Fe含量出现高峰，且每天12.5～13h的光照处理的Fe含量从花芽分化期开始都低于对照。 6、不同生育期光照时间长短影响植株生长点的激素代谢。缩短每天的光照时间，使植株茎端IAA、GAs和ABA的含量上升，但若光照时间短至6.5～7h时间，它们的含量反而下降。各处理ZR和DHZR的含量与对照的差异较小，子叶期处理，每天光照9.5～10h时含量上升，每天光照12.5～13h和6.5～7h时含量下降；一叶一心期处理，DHZR的含量都上升，但ZR的含量，每天光照6.5～7h和9.5～10h时下降。iPA的含量，在子叶期处理，缩短每天的光照时间其含量上升，而在一叶一心期处理，其含量下降。 7、不同生育期光照时间长短影响子叶蛋白质含量和抗氧化酶活性。子叶期处理，使蛋白质含量、Guaiacol-POD活性下降，而对APX和CAT的影响小。一叶一心期处理，使子叶蛋白质含量、APX和CAT活性均上升，而Guaiacol-POD活性降低。并且花芽分化数、现蕾数和开花数最少的处理，蛋白质含量、Guaiacol-POD、APX和CAT的活性最高。 8、每天的光照时间缩短，瓜尔豆的花芽分化期提前，但每天9h光照，植株的株高、单株鲜重、单株干重、根系活力、光合速率等降低，植株的光合积累少，现蕾期晚，现蕾数少。每天18h光照，虽然植株生长快，干物质积累多，但各种抗氧化酶活性上升快，植株衰老快，至现蕾期光合速率显著低于每天12h和15h光照处理的，并且其叶片对光强的响应迟钝。每天光照15h和12h的处理，植株生长速度适中，根系活力强，光合速率快，对光强的响应敏感，在花芽分化期CAT活性下降、APX保持较低水平，因而花芽的发育快、现蕾期早、现蕾数多。因此，瓜尔豆适宜的光照时数应为12～15h。 9、当夜温为15℃时，昼温从20℃增加30℃，瓜尔豆幼苗的生长和发育加快：茎粗、株高、单株鲜重、单株干重增加，光合速率和蒸腾速率加快，根系活力上升，幼苗的展叶数增多、花芽分化期和现蕾期提前。当昼温为35℃时，虽然净光合速率比昼温30℃的高，但植株的生长和发育状况比昼温30℃的差。当光强超过800μmolm-2s-1时，昼温35℃处理的Pn下降。研究认为，瓜尔豆育苗的适宜昼温为30℃左右。 10、当昼温为27℃～30℃时，不同夜温对瓜尔豆幼苗的生长及花芽的分化和发育有显著的影响。夜温在10℃到20℃之间，随着温度的升高，瓜尔豆幼苗叶片的光合速率上升，营养生长加快，表现在茎粗、株高、叶片厚、单株鲜重和单株干重均增加；同时生殖生长也加快，瓜尔豆幼苗的花芽分化期、现蕾期、开花期提前。当夜温超过20℃达25℃时，瓜尔豆幼苗生长快，花芽分化、现蕾也较早，但植株瘦弱，叶片较薄，叶色浅绿，植株易倒伏和感染病害。夜温15℃与10℃和20℃处理的温度均相差5℃，但夜温15℃处理的茎粗、株高、单株鲜重和单株干重的增加速度均显著或极显著的低于夜温20℃处理的，花芽分化期、现蕾期和开花期也明显延迟，而与夜温10℃处理之间无差异。因此，适宜瓜尔豆生长发育的夜温应在15℃～20℃之间。 11、光强在20～120μmol·m-1s-1范围内，随着光照强度增强，瓜尔豆的花芽分化期、现蕾期及开花期均提前，花序数量和小花数增加。在花芽分化期间，随着光照强度增强，株高降低，茎粗和单株鲜重差异不明显，单株干重、干重/鲜重、叶绿素含量、叶片中可溶性蛋白质含量增加；叶片中APX、CAT活性增强，Guaiacol-POD活性降低。随着光照强度增强，Pn上升，Ci下降，Gs有升有降，因此，光照弱对光合作用的影响既有气孔的因素也有非气孔的因素。随着光照的增强，瓜尔豆幼苗叶片的Pn上升，但是对高浓度的CO2和高光强的响应减弱，实验认为，瓜尔豆适宜在CO2浓度为300～400μmol·mol-1、光强为200～300μmol·m-2s-1的条件下进行育苗。 12、瓜尔豆SU-B5对光强的反映十分敏感，当光强降至自然光强的的50％、25％时，其产量分别降至43.79％、35.08％。光照减弱，植株的伸长生长加快，茎粗降低，节间伸长，茎粗/株高的值降低；叶片变薄，单叶面积在开花结荚盛期减小、而在豆荚黄熟期增大，叶片干物质含量下降，叶片的叶绿素含量、硝酸还原酶活性降低，自由水/束缚水的值在开花结荚盛期下降而在豆荚黄熟期升高；瓜尔豆的单株有效花序数、单花序荚数、种子千粒重等降低；胚乳在种子中所占的比例下降，最终使瓜尔豆种子的单株产量和总产量降低、品质下降。