稀土对东北大豆源库比值的影响

张超

摘 要：本文以东北特有的大豆东农42、东农47和东农52为试验材料，选用盆栽方式种植，在苗期和开花期分别叶面喷施不同浓度的LaCl3、CeCl3和LaCl3+CeCl3溶液，研究不同种类和浓度的稀土对大豆源库比值变化的影响。结果表明：对大豆在苗期和初花期分别进行一次叶面喷施不同浓度稀土溶液，大豆源库比值未改变其自身变化整体规律，即在籽粒发育前期迅速下降后降幅减小保持平缓的主要趋势。同时，分析大豆成熟后各处理源库比值表明，不同浓度稀土对大豆源库比的作用存在种间差异。对成熟大豆而言，籽粒库是唯一的生长中心，籽粒库的库容直接决定了大豆产量，因此对大豆东农42而言LC4处理下的大库使得该处理大豆成熟后百粒重达到最大。东农52在Ce3处理下的大库使得该处理成熟后产量最大。

关键词：镧;铈;大豆;籽粒库;源库比值

中图分类号：S565.1

文献标识码：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190930004

素有“豆中之王“的大豆不仅具有很高的营养价值，而且生理活性和工业用途十分广泛，故受到世界各国科学家的广泛关注。我国是世界公认的大豆原产国，有着悠久的栽培和消费史。但近几年，由于国产大豆生产成本高、劳动效率低、单产低、需求量大等各种因素的影响，产量由原来的第一逐渐退居第4，原本的自给自足的生产大国变为依靠进口来维持需求。因此，提升大豆品质、提高产量、增强我国大豆国际竞争力迫在眉睫。

1 对东农42源库比值的影响

1.1 La对东农42源库比值的影响

如圖1所示，随着大豆的生长发育，大豆源库比在CK和较低浓度La12处理下于初荚后50d有小幅回升，其他处理源库比均不断下降。其中初荚后20～30d各处理源库比急剧下降57.73%～71.55%，下降比例随稀土浓度的升高呈现先变大后变小的趋势。La15处理下降程度最大，CK下降41.80%。初荚后30～40d处理继续下降30.15%～53.51%，CK下降52.94%，之后趋于平缓。从图中可以看出，与处理相比，对照源库比下降趋势较平缓，且持续时间长。初荚后40～60d大豆源库比趋于稳定，其中高浓度处理La18在此阶段源库比持续下降，其他处理和CK源库比均有一个上升的过程。成熟后大豆源库比随稀土溶液浓度的升高呈现先变大后变小的趋势，并在150mg/L稀土镧溶液的处理下达到最大为0.73（P>0.05），180mg/L稀土镧溶液的处理下最小为0.55（P>0.05）。

1.2 Ce对东农42源库比值的影响

如图2所示，随着大豆的生长发育，大豆源库比下降。在初荚后20～30d这个生长阶段源库比下降速度最快，CK，Ce3，Ce6，Ce9源库比分别降低41.80%、52.25%、71.77%、46.40%。各处理源库比在初荚后30～40d持续下降后趋于稳定。成熟后期（初荚后40～60d）CK及各处理源库比均存在一个小幅上升的过程。其中，CK和低浓度处理Ce3的上升过程存在于初荚后40～50d，较高浓度处理Ce6和Ce9的上升过程存在于初荚后50～60d。大豆成熟后源库比随稀土铈浓度的升高呈现先变小后变大的趋势，CK，Ce3，Ce6，Ce9源库比分别为0.62、0.70、0.63和0.72，各处理源库比都大于CK，但和CK无显著差异，其中90mg/L铈溶液使源库比值达最大。

1.3 La+Ce对东农42源库比值的影响

如图3所示，随着大豆的生长发育，大豆源库比下降。在初荚后20～40d这个生长阶段源库比下降速度最快，下降比例达67.34%～83.88%;初荚后40～60d高浓度混合稀土溶液（60mg/L）使大豆源库比有小幅回升，其他处理源库比趋于稳定。成熟后大豆源库比随稀土混合液浓度的增加呈现先减小后增加的趋势，LC3，LC4，LC6处理下源库比分别为0.57、0.50和0.84，较CK分别减小8.00%（P>0.05）、减小19.51%（P>0.05）、增加35.79%（P<0.05）。

对比单一稀土、混合稀土对大豆源库比值的影响结果发现，与对照相比，各单一稀土处理的大豆源库比迅速下降的发育时间主要集中在初荚后20～30d，而混合稀土溶液处理源库比迅速下降阶段集中在初荚后30～40d。在籽粒发育初期即初荚后20d，单一稀土处理的大豆源库比均大于对照，可能是单一稀土处理在此阶段更有利于大豆茎叶的发育，而使得大豆源库比变大。在该发育阶段混合溶液LC4处理下大豆源库比最小为1.90。大豆发育过程中，与单一稀土处理相比，对照和混合稀土处理源库比下降趋势较平缓，且持续时间长，其中Ce6积累最迅速。对比初荚后20d各处理源库比具体数值可以发现，对照及混合稀土处理源库比值小于单一稀土处理，说明在前期发育中混合稀土处理更有利于营养物质向库器官积累。大豆成熟后，在混合稀土LC4处理下大豆东农42源库比最小为0.50，因此，在现有浓度梯度设置下，LC4是最有利于营养物质向库器官积累的处理。

2 对东农47源库比值的影响

2.1 La对东农47源库比值的影响

如图4所示，随着大豆的生长发育，大豆源库比值下降。初荚后20～30d大豆源库比值显著下降，降幅达58.49%～72.09%。初荚后30～40d大豆源库比持续下降。初荚后40d，大豆源库比值随稀土溶液浓度的升高而减小，但始终大于CK。初荚后40～60d大豆源库比值趋于稳定，在此发育进程中除La12处理源库比持续平缓增加，其他处理均有一个先升高后降低的过程。成熟后大豆源库比值随着稀土La浓度升高逐渐减小，CK，La12，La15，La18处理下的源库比值分别为0.63、0.81、0.70、0.54，各处理较CK增加或降低都不显著（P>0.05）。

2.2 Ce对东农47源库比值的影响

如图5所示，随着大豆的生长发育，大豆源库比下降。初荚后20～30d大豆源库比显著下降，降幅达50.95%～70.98%。初荚后30～40d大豆源库比持续下降。降至发育初期的11.30%～20.75%，其中Ce6处理下源库比降幅最大。初荚后40～60d各处理源库比趋于稳定，CK在波动中上升，稀土铈处理持续缓慢上升。大豆成熟后各处理源库比随稀土铈溶液浓度的升高而升高，但始终均低于对照，Ce3，Ce6，Ce9处理下大豆源库比为0.59、0.63、0.64，较CK分别降低7.27%（P>0.05）、0.59%（P>0.05）、0.16%（P>0.05）。

2.3 La+Ce對东农47源库比值的影响

如图6所示，随着大豆的生长发育，大豆源库比下降。初荚后20～30d大豆源库比显著下降，而后趋于平缓。在初荚后30～60d之间，LC4处理源库比持续缓慢下降，对照及其他处理的源库比均存在一个上升的过程。初荚后40d各处理源库比均高于对照，且镧铈混合溶液浓度越高源库比越大。初荚后50～60d，CK，LC3，LC4，LC6处理大豆源库比持续降低，分别降至0.63、0.87、0.48、0.88，与对照相比差异显著（P<0.05）。

对比单一稀土、混合稀土施用效果发现，对照及各单一稀土处理均在初荚后20～30d之间源库比迅速减小;初荚后30～40d继续降低，但下降速度变慢;初荚后40d至成熟过程中大豆源库比保持平稳。混合稀土处理的大豆源库比在初荚后20～30d迅速减小后基本趋于平稳，其中高浓度LC6处理在初荚后30～40d源库比变大，而其他处理若存在源库比变大的现象，则此现象均发生在大豆发育后期，这可能是高浓度LC6的处理使大豆发育期提前而造成的，这与杨家朴研究一致。

单一稀土镧处理下，各处理在初荚后20d源库比均大于对照，说明在大豆苗期和大豆初花期各对东农47叶面喷施一次稀土La溶液，现有浓度的设置下各处理与对照相比在籽粒发育前期更有利于大豆茎叶的生长和发育。高浓度稀土铈处理Ce9和中浓度混合稀土处理LC4在籽粒发育前期对大豆源库干物质的分配与稀土镧处理相似，均更有利于营养物质向源器官积累，但其作用效应较La15处理差，La15处理在初荚后20d大豆源库比值最大达4.16。大豆成熟后，大豆源库比在LC4处理下达到最小0.48，说明此处理在大豆成熟时更多的营养物质积累在库器官，对比籽粒发育初期数据可知，LC4处理在籽粒发育前期使更多营养物质流向源器官，促进源器官的生长发育，增加其光合作用产物的形成和积累，使其更多的流向库器官，从而在大豆完全成熟时源库比最小。

3 对东农52源库比值的影响

3.1 La对东农52源库比值的影响

如图7所示，随着大豆的生长发育，大豆源库比不断下降。在初荚后20～30d这个生长阶段源库比下降速度最快，其中对照降幅达55.81%，各处理下降比例随稀土溶液浓度的升高呈现降低趋势，降幅在59.43%～70.71%。初荚后30～40d除La15处理大豆源库比小幅升高外，其他处理源库比持续降低。初荚后40～60d大豆源库比趋于稳定。成熟后大豆源库比随稀土镧液浓度的升高逐渐降低，但始终高于CK，La12，La15，La18处理下的源库比分别为0.84、0.83、0.79，各处理较CK分别增加17.83%、16.28%、10.68%，各处理与对照差异不显著（P>0.05）。

3.2 Ce对东农52源库比值的影响

如图8所示，随着大豆的生长发育，大豆源库比不断下降。初荚后20～30d大豆源库比显著下降，其中CK降至1.48，各处理源库比降至0.93～1.18。初荚后30～60d对照源库比始终高于各稀土铈处理;其中初荚后30～40d对照及各处理源库比持续下降，初荚后40～60d大豆源库比趋于稳定。成熟后大豆源库比随稀土镧液浓度的升高逐渐变大，在Ce9处理下达到最大，但始终小于CK。大豆成熟后Ce3，Ce6，Ce9处理下源库比分别为0.52、0.53、0.57，各处理与对照相比，差异不显著（P>0.05）。

3.3 La+Ce对东农52源库比值的影响

如图9所示，随着大豆的生长发育，大豆源库比呈下降的趋势。在初荚后20～40d这个生长阶段源库比下降速度最快，在此发育进程中对照源库比始终大于稀土镧和铈混合溶液处理。初荚后40d，CK源库比降至0.72，各处理源库比降至0.54～0.64。初荚后40～60d大豆源库比趋于稳定，在此进程中CK及各浓度稀土镧铈混合溶液处理源库比均呈现先降低后升高的趋势。大豆成熟后对照源库比为0.71，处理源库比随稀土镧铈混合溶液浓度的升高先变小后变大;在LC4处理下达最小0.57，较CK降低19.70%（P>0.05）;在LC6处理下达最大0.80，较CK增加12.51%（P>0.05）。

比较单一稀土的施用和混合稀土的施用发现，除La15处理在初荚后30～40d之间源库比小幅上升之外，其他各处理源库比变化趋势均与对照相似，即在初荚后20～30d源库比迅速减小，降幅均达50%以上，在初荚后30～40d下降速率变小，但仍不断下降，初荚后40d之后保持平稳。

对比不同稀土种类处理之间差异发现，在初荚后20d各浓度单一稀土铈处理大豆源库比均大于对照且在高浓度Ce9处理下达到最大，说明单一稀土铈的处理在大豆发育前期更有利于营养物质向源器官分配，更有利于大豆茎叶的生长。在混合稀土溶液处理下，大豆源库比在初荚后20d均小于对照，且在大豆籽粒发育过程中，除大豆成熟后期之外各时期混合稀土处理大豆源库比均小于对照。因此，混合稀土溶液的处理更有利于营养物质向库器官分配，促进库器官的生长和积累。

大豆成熟后，各浓度单一稀土铈处理及混合稀土LC4处理大豆源库比显著小于对照及其他处理，并在低浓度铈溶液Ce3处理下最小，源库比为0.52，此处理是现阶段浓度和处理设置下最有利于营养物质向大豆库器官分配的处理。对比初荚后20d大豆源库比数值发现，Ce3处理在大豆发育前期有利于营养物质向源器官积累，促进大豆茎叶的生长发育进而增加大豆光合作用产物的形成和积累，在大豆成熟后期將更多的营养物质分配到库器官，使大豆源库比值变小，进而增加产量。对比高浓度稀土混合溶液LC6处理，在LC6处理下，大豆源库比在初荚后20d显著小于对照和其他处理，此时更多的营养物质流向库器官，而大豆成熟后源库比较其他处理大，可能是该处理不利于“疏库”，而造成大豆成熟后营养物质没有更多的流向库器官。

4 结论

大豆源器官主要是指大豆叶片，是大豆生产同化物的主要场所，大豆库器官是指大豆豆荚，是大豆用于储存同化物的主要场所。源库关系的研究有利于调控大豆的栽培，进而达到增产的目的。Hardman、Hanway认为，大豆产量主要受到大豆源器官产生营养物质的能力的限制;而Schou认为，大豆产量主要受控于大豆库器官的容量。大豆的源库关系不仅对产量有决定性作用，对其品质也有一定的作用。王光华的研究显示，大豆拥有大源小库时更有利于籽粒脂肪积累，拥有小源大库时更有利于籽粒蛋白质的积累。

对大豆在苗期和初花期分别进行一次叶面喷施不同浓度稀土溶液，大豆源库比值未改变其自身变化整体规律，即在籽粒发育前期迅速下降后降幅减小保持平缓的主要趋势。同时，分析大豆成熟后各处理源库比值表明，不同浓度稀土对大豆源库比的作用存在种间差异。对成熟大豆而言，籽粒库是唯一的生长中心，籽粒库的库容直接决定了大豆产量，因此对大豆东农42而言LC4处理下的大库使得该处理大豆成熟后百粒重达到最大。东农52在Ce3处理下的大库使得该处理成熟后产量最大。

参考文献

[1]

卢艳丽.大豆源库关系的研究[D].呼和浩特：内蒙古农业大学，2002.

[2]杨家朴，张淑媛.稀土元素处理对提高冬小麦产量的生理分析[J].山西农业大学学报，1986，6（1）：15-19.

[3]Hardman LL and WA Brun.Effect of atmospheric carbondioxide enrichment at different developmental stages on growth and yield components of soybeans[J].Crop Sci，1971，11（1）：886-888.

[4]Hanway JJ and CR Weber.Dry matter accumulation in eight soylxan varieties[J].Agron.J，1971，63（1）：227-231.

[5]Schou JB et al.Effect of reflectors，blackboards or shades applied at different stages of plant development on yield of soybeans[J].Crop Sci，1978，18（1）：29-35.

[6]王光华，刘晓冰，杨恕平.生殖生长期源库改变对大豆籽粒产量和品质的影响[J].大豆科学，1999，16（3）：237-238.

[7]任红玉，赵慧莉，王小瑞，等.镧和铈对东北大豆籽粒蛋白质积累的动态影响[J].中国稀土学报，2017（06）：107-116.