模拟降雨格局变化对虎尾草分株和根系特征的影响

doi:10.11686/cyxb2020066

摘要/Abstract

摘要：

作为全球气候变化的重要组成部分，降雨格局变化能够对各类植物产生不同的影响。虎尾草为退化盐碱草地恢复的主要先锋种植物之一，降雨格局变化如何影响其分株和根系等特征对于全球变化背景下退化盐碱地的生态恢复至关重要。本研究通过人工模拟降雨格局变化试验，设置了3个降水量（减少30%、不变、增加30%）和2个降雨间隔（1、2 d），研究了虎尾草地上分株和地下根系形态特征对降雨格局变化的响应。结果表明：1）降雨格局的变化对虎尾草有性生殖特征几乎无影响，随着降水量增加或降雨间隔延长营养繁殖特征具有增加的趋势。2）降雨间隔和降水量对虎尾草根系影响程度不同，降雨间隔为主要影响因素，且二者相互依赖。降水量一定时，随着降雨间隔的增加，总根长、总表面积、总体积和根直径显著降低。3）降水量和降雨间隔均影响虎尾草生物量的积累，降雨间隔为主要影响因素，随着降雨间隔的增加，根、茎、总生物量均显著降低，叶和花序生物量具有减小的趋势，但是影响不显著。

关键词: 降水量, 降雨间隔, 先锋植物, 分株, 根系

Abstract:

As an important part of global climate change， changes in rainfall patterns will have different effects on various types of plants. Chloris virgata is one of the main pioneer species for the restoration of degraded saline-alkali grasslands. To design optimal ecological restoration strategies for degraded saline-alkali land in the background of global change， it is important to understand how the changes in rainfall patterns will affect the characteristics of ramets and roots of C. virgata. We determined the effects of several simulated rainfall patterns （decreased by 30%， unchanged， increased by 30%） and rainfall intervals （1 and 2 days） on the aboveground ramet and underground root morphological characteristics of C. virgata. It was found that： 1） The changes in rainfall pattern had almost no effect on the sexual reproduction characteristics of C. virgata. With increasing rainfall amount or increasing rainfall interval， vegetative reproductive characteristics tended to be enhanced. 2） Rainfall interval and rainfall amount had different effects on the roots of C. virgata. Rainfall interval had the greatest influence， although two factors were interdependent. When the rainfall amount was unchanged， the total root length， total root surface area， total root volume， and root diameter decreased significantly with increasing rainfall interval. 3） Both rainfall amount and rainfall interval affected biomass accumulation， with rainfall interval being more important. The root biomass， stem biomass， and total biomass significantly decreased with increasing rainfall interval， and the biomass of leaves and inflorescences showed a decreasing trend， but this was not statistically significant.

Key words: rainfall amount, rainfall interval, pioneer plant, ramet, root

杨林, 陈默, 李海燕, 杨允菲. 模拟降雨格局变化对虎尾草分株和根系特征的影响[J]. 草业学报, 2021, 30(1): 181-188.

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图/表 6

表1 模拟降雨格局处理的降水量和降雨间隔

Table 1 Simulated rainfall amount and rainfall interval treatment

降水量Rainfall amount （mL）			降雨间隔Rainfall interval （d）
W-	W	W+	T	T+
24.5	35.1	45.6	1	2
72.7	103.8	135.0	1	2

表2 降雨格局变化对虎尾草分株和根系形态特性影响的双因素方差分析

Table 2 Two-way ANOVA analysis of the effects of rainfall pattern changes on ramet and the root morphological characteristics of C. virgata

因子Factor	分蘖数TN	株高PH	穗长SL	生殖生长比率RRA	总根长TRL	根总表面积TRSA	根直径RD	根总体积TRV
T	0.432	10.647^**	0.887	1.935	4.276^*	4.771^*	4.322^*	5.050^*
W	1.924	4.118^*	1.967	4.145^*	2.172	2.259	0.529	2.275
T×W	0.219	0.494	0.253	1.034	0.016	0.027	0.105	0.039

图1 降雨格局变化对虎尾草分株生长特性的影响

Fig.1 The effects of rainfall pattern changes on ramet growth characteristics of C. virgata

图2 降雨格局变化对虎尾草根系形态特性的影响

Fig.2 The effects of rainfall pattern changes on the root morphological characteristics of C. virgata

表3 降雨格局变化对虎尾草生物量影响的双因素方差分析

Table 3 Two-way ANOVA analysis of the effects of rainfall pattern changes on biomass of C. virgata

因子

Factor

根生物量

Root biomass

茎生物量

Stem biomass

叶生物量

Leaf biomass

花序生物量

Inflorescence biomass

总生物量

Total biomass

表4 降雨格局变化对虎尾草生物量影响的多重比较

Table 4 Multiple comparisons of effect of rainfall pattern changes on the biomass of C. virgata (g·plant-1)

降雨间隔 Rainfall interval	降水量 Rainfall amount	根生物量 Root biomass	茎生物量 Stem biomass	叶生物量 Leaf biomass	花序生物量 Inflorescence biomass	总生物量 Total biomass
T	W-	0.143 $±$ 0.077ab	0.635 $±$ 0.473ab	0.517 $±$ 0.346	0.070 $±$ 0.051	1.365 $±$ 0.909ab
	W	0.182 $±$ 0.022ab	0.882 $±$ 0.542ab	0.674 $±$ 0.405	0.071 $±$ 0.055	1.810 $±$ 1.052ab
	W+	0.236 $±$ 0.024a	1.091 $±$ 0.519a	0.813 $±$ 0.391	0.073 $±$ 0.057	2.213 $±$ 1.019a
T+	W-	0.096 $±$ 0.093b	0.452 $±$ 0.368b	0.358 $±$ 0.250	0.050 $±$ 0.018	0.956 $±$ 0.727b
	W	0.122 $±$ 0.082b	0.626 $±$ 0.353ab	0.593 $±$ 0.361	0.060 $±$ 0.053	1.402 $±$ 0.745ab
	W+	0.143 $±$ 0.084ab	0.877 $±$ 0.504ab	0.648 $±$ 0.383	0.062 $±$ 0.029	1.731 $±$ 0.944ab

表4 降雨格局变化对虎尾草生物量影响的多重比较

Table 4 Multiple comparisons of effect of rainfall pattern changes on the biomass of C. virgata (g·plant-1)

降雨间隔 Rainfall interval	降水量 Rainfall amount	根生物量 Root biomass	茎生物量 Stem biomass	叶生物量 Leaf biomass	花序生物量 Inflorescence biomass	总生物量 Total biomass
T	W-	0.143 $±$ 0.077ab	0.635 $±$ 0.473ab	0.517 $±$ 0.346	0.070 $±$ 0.051	1.365 $±$ 0.909ab
	W	0.182 $±$ 0.022ab	0.882 $±$ 0.542ab	0.674 $±$ 0.405	0.071 $±$ 0.055	1.810 $±$ 1.052ab
	W+	0.236 $±$ 0.024a	1.091 $±$ 0.519a	0.813 $±$ 0.391	0.073 $±$ 0.057	2.213 $±$ 1.019a
T+	W-	0.096 $±$ 0.093b	0.452 $±$ 0.368b	0.358 $±$ 0.250	0.050 $±$ 0.018	0.956 $±$ 0.727b
	W	0.122 $±$ 0.082b	0.626 $±$ 0.353ab	0.593 $±$ 0.361	0.060 $±$ 0.053	1.402 $±$ 0.745ab
	W+	0.143 $±$ 0.084ab	0.877 $±$ 0.504ab	0.648 $±$ 0.383	0.062 $±$ 0.029	1.731 $±$ 0.944ab

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