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UV-B辐射下La、Ce对大豆产量与品质影响的多维度探究

一、引言

1.1研究背景与意义

在全球环境变化的大背景下，平流层臭氧层损耗问题日益严峻，其直接后果便是到达地球表面的紫外线-B（UV-B，280-320nm）辐射显著增强。自20世纪80年代南极臭氧洞被发现以来，全球范围内的臭氧损耗现象引发了科学界的广泛关注。臭氧层就像地球的一把保护伞，能够吸收大量对生物有害的紫外线。然而，人类活动排放的氟氯碳化合物（CFCs）等臭氧损耗物质（ODS物质），在平流层经过紫外线照射，释放出自由的Cl粒子，一个Cl粒子可以破坏10万个臭氧分子，这使得臭氧层不断变薄，导致到达地表的UV-B辐射强度明显增加。

大量研究表明，UV-B辐射增强对生态系统有着深远的影响。在农业领域，UV-B辐射增强会影响农作物的生长发育、生理生化过程以及产量和品质。大豆作为全球重要的粮食和油料作物，不仅是人类优质植物蛋白和油脂的主要来源，还在食品、饲料、工业等多个领域有着广泛应用。UV-B辐射增强会对大豆产生诸多不利影响，如抑制大豆的光合作用，使大豆叶片中的叶绿素含量下降，从而影响光合产物的积累，导致大豆生长受阻、产量降低；还可能影响大豆的蛋白质、脂肪等品质指标的合成与积累。

稀土元素在农业生产中的应用研究逐渐受到重视，其中镧（La）和铈（Ce）作为轻稀土元素的代表，在调节植物生长发育、提高植物抗逆性等方面展现出独特的作用。研究发现，适量的La和Ce能够促进植物根系的生长和活力，如喷施La和Ce可以使大豆的根长和根重增加，还能促进大豆的根系呼吸作用和离子吸收能力，提高大豆的根系活力，从而增加大豆的产量；在提高植物抗逆性方面，La和Ce可以增强植物对干旱、盐碱、高温等逆境胁迫的抵抗能力，其作用机制可能与调节植物体内的抗氧化酶系统、渗透调节物质含量以及激素平衡等有关。

然而，目前关于在UV-B辐射条件下，La、Ce对大豆产量品质的影响研究还相对较少，且不够系统深入。研究这一课题，对于揭示La、Ce在缓解UV-B辐射对大豆伤害方面的作用机制，丰富植物抗逆生理的理论体系具有重要的科学意义。在农业生产实践中，也可为应对UV-B辐射增强对大豆种植的挑战提供新的技术手段和理论依据，有助于提高大豆的产量和品质，保障大豆的安全生产，促进农业的可持续发展。

1.2国内外研究现状

1.2.1UV-B辐射对大豆的影响研究

国内外学者针对UV-B辐射对大豆的影响开展了大量研究。在生长发育方面，UV-B辐射会抑制大豆幼苗的生长，使株高降低、茎粗减小、叶片面积减小。有研究表明，增强的UV-B辐射会导致大豆幼苗的株高比对照降低10%-20%，且这种抑制作用随着辐射强度的增加和辐射时间的延长而加剧。在光合作用方面，UV-B辐射会破坏大豆叶片的光合机构，使叶绿素含量下降，光合酶活性降低，进而影响光合作用的正常进行，导致光合速率下降。研究显示，UV-B辐射处理后的大豆叶片，其叶绿素a和叶绿素b的含量分别下降了15%-25%和10%-20%，净光合速率降低了20%-30%。

在产量方面，UV-B辐射对大豆产量的影响较为显著。众多研究一致表明，UV-B辐射增强会导致大豆减产。任红玉等人以大豆东农47为材料的研究发现，开花到成熟期的强紫外辐射对大豆产量及其构成因子的负作用最大，使单株粒数、单株粒重和产量都显著减少。在品质方面，UV-B辐射会影响大豆蛋白质、脂肪等营养成分的含量和组成。一些研究指出，UV-B辐射可能会使大豆蛋白质含量增加，脂肪含量降低，但也有研究结果存在差异，这可能与大豆品种、UV-B辐射强度和处理时间等因素有关。

1.2.2La和Ce对大豆产量品质的影响研究

关于La和Ce对大豆产量品质的影响，国内外也有不少研究报道。在产量方面，研究表明，喷施镧和铈可以提高大豆地上部分和地下部分的生物量，从而增加大豆的产量。孟德尔等人发现，喷施20mg/l的LaCl3处理，可以使大豆地上部分和地下部分生物量分别提高25.4%和24.6%；吕志新等人研究发现，在不同地理环境下，喷施0.1mmol/L的La(NO3)3和0.1mmol/L的Ce(NO3)3处理，可以提高大豆的干物质产量。在品质方面，喷施La和Ce可以提高大豆的蛋白质含量，毛炳东等人研究发现，在不同浓度的LaCl3处理下，可以提高大豆的蛋白质含量，其中LaCl3浓度为20mg/L处理，蛋白质含量最高，较对照组提高了16.3％；赵志忠等人研究发现，在0