模拟降雨格局变化对不同播种时间两种先锋禾草物候和子代种子萌发特征的影响

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种子萌发是植物生活史的开端,不同萌发时间对草地先锋植物物候和繁殖产生深刻影响。降雨格局变化作为全球气候变化的重要要素同样影响着植物的物候和繁殖。基于此,本研究通过两个生长季内4个播种时间(2019年:5月30日、6月24日、7月24日和8月15日,2020年:5月10日、6月10日、7月10日和8月10日)下遮雨棚内模拟降雨量(-50%-W-、50年平均降雨量-W、+30%-W+)和降雨间隔(5d、15d)的变化,开展不同萌发时间下降雨格局变化对狗尾草和虎尾草两种先锋植物物候和子代种子萌发特性影响的研究,以揭示先锋植物亲代和子代分别对环境中水分变化的适应机制,并为盐碱化草地植被恢复提供科学积累。主要研究结果如下:(1)随播种时间的延迟,狗尾草和虎尾草各物候期均有显著差异。2019年狗尾草在4次播种时间下分别经历69.8 d、53.8 d、32.3 d和17.6 d的营养生长期,虎尾草分别经历77.3 d、58.5 d、36.9 d和19.6 d;2020年狗尾草在3次播种时间下分别经历79.0 d、71.8 d和44.5 d的营养生长期,虎尾草分别经历82.3 d、64.5 d和54.9 d的营养生长期,随播种时间延迟两种先锋植物的营养生长期天数均显著减少(P<0.05)。(2)不同播种时间下狗尾草和虎尾草的物候随降雨格局变化产生的影响具有复杂性。如2019年狗尾草在第1次播种时,50年平均降雨量下(W),种子成熟期15 d降雨间隔为30.5 d,5 d降雨间隔为28.4 d,二者差异显著;而第4次播种时,降雨格局变化对狗尾草种子成熟期没有产生显著影响。2019年虎尾草在第3次和第4次播种时,W-降雨量下,15d降雨间隔的种子成熟期23.2 d和31.3 d,显著高于5 d降雨间隔的17.1d和25.9 d;而第1和第2次播种时,虎尾草种子成熟期随降雨格局变化无显著差异。两种先锋植物物候对降雨格局变化的响应随播种时间不同而不同。(3)狗尾草和虎尾草种子百粒重在不同播种时间下的差异呈相同的变化规律。两个年度下,均以最后一次播种时间为最低。相同播种时间下,5天和15天降雨间隔时狗尾草和虎尾草的种子百粒重均以增雨30%时最大。(4)狗尾草和虎尾草子代种子萌发特性对不同播种时间的响应不同。两个年度三个萌发温度下(5/15℃、15/25℃、25/35℃),第1次播种狗尾草子代种子的发芽率、发芽势和发芽指数均显著高于最后两次播种。2020年随着播种时间延迟,在15/25℃萌发温度下,虎尾草子代种子发芽率、发芽势和发芽指数均显著下降(P<0.05)。播种时间不同对狗尾草和虎尾草的子代种子萌发特性产生显著差异,且两种植物子代种子的各项萌发指标均随播种时间的延迟受到不同程度的抑制。(5)同一播种时间下,狗尾草和虎尾草亲代的降雨格局变化对其子代种子萌发特性有相同的影响。两个年度相同温度下狗尾草和虎尾草的各萌发指标总体上以15 d降雨间隔显著高于5 d降雨间隔。适当延长狗尾草和虎尾草亲代的降雨时间间隔有利于其子代种子的萌发。(6)不同萌发温度对狗尾草和虎尾草子代种子萌发特征影响显著。2019年狗尾草和虎尾草种子各萌发指标均以5/15℃的变温条件最高,且部分显著高于15/25℃和25/35℃;2020年虎尾草在25/35℃时的发芽率最高,且大部分显著高于5/15℃和15/25℃。较低温度有利于狗尾草种子的萌发,而虎尾草种子的萌发温度具有复杂性,需要进一步对其进行研究。
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