模拟降雨格局变化对不同播种时间两种先锋禾草表型可塑性的影响

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表型可塑性反映了植物对环境的适应。降雨格局变化和播种时间的差异影响着植物的生长和繁殖。狗尾草(Setaria viridis L.)和虎尾草(Chloris virgata Sw.)为两种常见的一年生草原先锋植物,其表型特征对环境的变化非常敏感。本研究通过对4个播期(2019的5月30日,6月24日,7月19日和8月13日和2020年的5月10日,6月10日,7月10日和8月10日)下3个降雨量(+30%,生长季内月平均降雨量,-50%)和2个降雨间隔时间(5d和15d)处理对两物种的生长、生物量以及光合生理指标的测定分析,探究了不同播种时间下降雨格局变化对两物种表型特征的影响。主要结果如下:1.整体来看,两物种的生长和生产特征有随降雨量的增加而增加,随降雨量的减少而减少的趋势。2019年第一播期降雨间隔为5d时狗尾草的丛径、2020年第三播期降雨间隔为5d时狗尾草的株高和丛径等均在减雨处理下最小,2019年第二播期处理下降雨间隔为5d时增雨处理下虎尾草的丛径显著大于15d,2019年第二播期降雨间隔为5d时,虎尾草的茎、叶、花序和总生物量以及2020年第四播期降雨间隔为5d时虎尾草的花序、种子和总生物量均随降雨量的增加而增加,2020年第二播期降雨间隔为5d时,虎尾草在增雨处理下根和叶生物量、对照降雨量处理下根和总生物量等均显著大于15d等。2.两物种的生物量分配对降雨格局变化的响应在不同的年份和播期之间呈现出不同的变化趋势。2019年第一播期降雨间隔为15d时虎尾草的叶分配、第二播期降雨间隔为5d时虎尾草的根分配等随降雨量的增加而下降,而2019年第二播期降雨间隔为5d时,狗尾草的茎分配以及降雨间隔为15d时虎尾草的生殖分配随降雨量的增加而增加。2019年第一播期降雨间隔为5d时增雨处理下狗尾草的根分配小于15d,降雨间隔为5d时增雨处理下虎尾草的叶分配大于15d等。3.两物种的生长指标、生物量指标以及生物量分配对不同播种时间的响应表现出了相似的变化规律。两年实验中两物种的生长指标(株高、丛径、根长、种子数)以及生物量(根、茎、叶、花序、种子和总生物量)均呈现出随播种时间的延迟而逐渐下降的趋势,且各播期之间差异显著。两物种的根分配、茎分配和叶分配均有随着播种时间的延迟而逐渐下降的趋势,而生殖分配呈现出了随着播种时间的延迟而逐渐上升的趋势。4.两物种的光合生理特征对干旱处理较为敏感,但其响应方式不同。两物种的光合速率、蒸腾速率和水分利用效率随着降雨量的减少而下降,随着降雨间隔时间的延长而增加。减雨处理下2019年第一播期两物种的光合速率和蒸腾速率、2020年第二播期降雨间隔为5d时两物种的光合速率和水分利用效率等均显著低于对照。各播期处理下降雨间隔5d时的光合速率、蒸腾速率或水分利用效率均显著小于15d。
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