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镧铈元素对大豆生长发育的多维影响：产量、品质与生理特性探究

一、引言

1.1研究背景

大豆作为全球重要的农作物之一，在农业和经济领域都占据着举足轻重的地位。从粮食角度来看，大豆富含优质蛋白质，是人类膳食中植物蛋白的重要来源，对于一些地区和人群，大豆及其制品在日常饮食中不可或缺。在油料方面，大豆油是世界上最主要的食用油之一，其产量大、价格相对较为稳定，广泛应用于家庭烹饪和食品加工行业。在饲料领域，大豆粕更是不可或缺，由于其蛋白质含量高，氨基酸组成合理，是禽畜养殖中优质的蛋白质饲料原料。大豆的种植和产量直接影响到市场上大豆及其相关产品的供应和价格，其质量和安全性也至关重要，贯穿于食品供应链的各个环节，对于保障全球粮食安全和食品供应的稳定发挥着至关重要的作用。此外，大豆在全球贸易中占据重要地位，其出口量和进口量在全球范围内位居前列，各国之间的大豆贸易也在一定程度上影响着全球粮食市场。

随着农业技术的不断发展，人们对提高大豆产量和品质的方法进行了广泛探索。其中，稀土元素在农业领域的应用逐渐成为研究热点。稀土元素是一类具有特殊物化性质的元素，因其在植物生长发育过程中扮演着重要角色，近年来在农业生产中得到了广泛应用。适量的稀土元素可以促进植物的生长发育，提高农作物的产量和品质。例如，在石油精炼过程中，稀土催化剂能够提高油品的质量和产量；在玻璃陶瓷行业，添加稀土可赋予产品独特的性能。在农业中，稀土元素可以促进种子萌发与根系发育，提高作物光合作用效率；增强作物的抗干旱与抗盐碱能力。

镧（La）和铈（Ce）作为两种常见的稀土元素，在植物生长中有着重要的作用。研究表明，喷施镧和铈可以改善大豆的产量和品质，如提高大豆地上部分和地下部分的生物量，增加大豆的产量；促进大豆根系的生长和活力，提高根系呼吸作用和离子吸收能力；提高大豆的蛋白质含量和糖类含量等。然而，喷施镧和铈也存在一定的局限性，包括处理剂量、处理方式、作物品种等因素的影响。因此，深入探讨镧和铈对大豆生长和品质的影响机制具有重要的现实意义。

1.2研究目的与意义

本研究旨在系统揭示镧和铈对大豆产量、品质和生理特性的作用机制。通过设置不同浓度和处理方式的镧和铈处理组，观察大豆在生长发育过程中的各项指标变化，包括产量构成因素、品质相关指标以及生理生化特性等。具体而言，研究不同浓度的镧和铈对大豆株高、分枝数、荚数、粒数、百粒重等产量相关指标的影响；分析其对大豆蛋白质、脂肪、糖类等品质指标的作用；探究镧和铈对大豆光合作用、抗氧化酶活性、根系活力等生理特性的调控机制。

本研究具有重要的理论和实际意义。在理论方面，有助于深入了解稀土元素对大豆生长发育的作用机制，丰富植物营养与生理学的理论知识，为进一步研究稀土元素在其他作物上的应用提供理论参考。在实际应用方面，本研究结果可为大豆种植提供科学的施肥依据，优化大豆的种植和施肥方式，提高大豆的产量和品质，增加农民收入，促进大豆产业的可持续发展。同时，也有助于推动稀土农业的发展，拓展稀土元素的应用领域，实现资源的高效利用。

1.3国内外研究现状

国内外学者针对镧和铈对大豆的影响开展了大量研究。在产量方面，众多研究表明喷施镧和铈能够提高大豆的产量。孟德尔等人（2015）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（2014）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。孙维亚等人（2013）研究发现，在不同浓度的La(NO3)3处理下，大豆的根长和根重分别提高7.8％和9.8％，喷施LaCl3和Ce(NO3)3处理，可以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。

在品质方面，研究表明镧和铈对大豆品质有积极影响。毛炳东等人（2014）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（2013）研究发现在0.02mmol/L的La(NO3)3处理下，大豆的可溶性糖含量提高了2.6％，还发现La(NO3)3可以提高大豆的多糖含量。任红玉等人（2019）研究表明喷施稀土溶液（包括镧、铈及混合稀土）可显著增加大豆蛋白质的含量，最高较对照组（CK）增加5.17%，经稀土处理后大豆籽粒中必需氨基酸占总氨基酸比例达32.89%-35.17%，除La10外均显著高于CK。

然而，已有研究仍存在一些不足。一方面，多数研究集中在单一稀土元素对大豆某几个方面的影