CO2浓度和降水协同作用对短花针茅生长的影响

关于二氧化碳(CO2)浓度和降水等单因子变化对植物生长的影响研究已很多,但多因子协同作用的影响研究仍较少,制约着植物对全球变化响应的综合理解与预测.利用开顶式生长箱(OTC)模拟研究了CO2浓度升高(450和550 μmol/mol)和降水量变化(-30％、-15％、对照、+15％和+30％)的协同作用对荒漠草原优势植物短花针茅(Stipa breviflora)生长特性的影响.结果表明:550 μmol/mol CO2浓度下短花针茅植株的生物量和叶面积较对照显著增加,但450 μmol/mol CO2浓度下的变化不明显;降水增多导致植株生物量、叶面积、叶数和株高显著增加;CO2浓度与降水协同作用显著影响短花针茅植株生物量.CO2浓度升高在一定程度上缓解了降水减少对短花针茅的胁迫效应,但降水量减少3O％则明显抑制了CO2浓度升高带来的效应.研究结果有助于增进荒漠草原植物对未来气候变化的适应性理解,可为制定荒漠草原应对气候变化的对策提供依据.     

氮素和水分添加对贝加尔针茅草原植物多样性及生物量的影响

为了解草原植物群落物种多样性和植物地上生物量对氮沉降增加和降水变化的响应,在内蒙古贝加尔针茅(Stipa baicalensis)草原,分别设置对照(N0)、1.5 g/m2(N15)、3.0 g/m2(N30)、5.0 g/m2(N50)、10.0 g/m2(N100)、15.0 g/m2(N150)、20.0g/m2(N200)和30.0 g/m2(N300)(不包括大气沉降的氮量)8个氮素(NH4NO3)添加梯度和模拟夏季增加降水100mm的水分添加交互试验,研究氮素和水分添加对草原群落植物物种多样性和几种常见植物地上生物量的影响。结果表明:(1)氮素和水分的添加降低了草原群落植物物种多样性,且氮素和水分有显著的互作效应。在水分添加的条件下,随着施氮水平的增加,群落植物物种多样性减小;在无水分添加的条件下,随着施氮水平的增加,群落植物物种多样性呈先增加后减小的"单峰"变化趋势。(2)不同植物对氮素和水分添加的响应不同,随着施氮水平的增加,羊草地上生物量显著增加;贝加尔针茅、羽茅、糙隐子草、寸草苔和冷蒿先增加后减少,呈单峰曲线;星毛委陵菜、牧马豆、扁蓄豆和线叶菊地上生物量则逐渐减少。而且氮素和水分对贝加尔针茅、羽茅、扁蓄豆地上生物量有显著的交互作用。     

黄土高原典型草原植物群落组成对降水变化的响应

探讨典型草原植物群落组成对降水变化的响应动态,可为草地管理应对全球变化提供理论和实践依据。本研究以黄土高原腹地宁夏固原云雾山封育20年的典型草原为研究对象(模拟降水实验进行4年),利用遮雨棚模拟3个不同的降水梯度,分别是自然降水量的50%(PR)、100%(CK)和150%(PI),每个降水梯度设置3个生物学重复。通过记录样地内植物的高度、频度、多度、密度和生物量,定量分析了降水量的变化对典型草原植物群落物种多样性和生物量的影响。结果表明:(1)植物功能群对不同降水处理的响应差异显著,与CK相比,豆科植物总生物量在PR和PI处理下分别降低了42.72%和11.81%,杂类草总生物量分别降低了74.49%和30.42%,而禾本科植物总生物量分别增加了26.71%和97.06%。(2)降水变化对物种丰富度(P <0.05)、Shannon-Wiener指数(P <0.05)、Simpson指数(P <0.01)均有显著或极显著影响。降水变化在一定程度上改变了植物群落物种丰富度和优势度,导致植物群落结构发生变化,从而改变植物群落组成。(3)随降水量增加,优势种星毛委陵菜(P...     

科尔沁沙质草地生物量积累过程对降水变化的响应模拟

科尔沁沙地是中国北方严重的沙漠化区域之一,理解其沙质草地生物量积累对降水变化的响应有利于该区域的生态恢复和后续经营管理。在植被-土壤水分耦合模型的基础上结合植被阈值-迟滞响应模式(T-D),在点尺度上模拟科尔沁沙质草地生长季植被生物量积累过程对降水变化的响应。结果表明(1)植被生物量积累对降水量变化表现出明显的非线性响应。降水量增加,促进植被生物量积累,反之则抑制生物量积累,但在同等程度的降水量变化下生物量积累对降水增加的响应远大于对降水量减少的响应。(2)生物量积累对降水频率变化的响应与单次有效降水量变化在干旱年和湿润年都显著正相关,但与累计有效降水量相关性微弱,而与有效降水间隔变化只在干旱年显著相关,表明在不同年份间降水频率变化实际上通过改变单次有效降水量和有效降水间隔来影响生物量的积累。(3)生物量积累过程对降水频率变化存在明显的响应阈值,但该阈值在不同的降水量和降水特征下并不相同。科尔沁沙质草地植被生物量积累过程对降水变化有明显的响应,植被-土壤水分耦合模拟与T-D模型的结合能有效地在日尺度上识别这种响应,这为探究植被和降水关系提供了新工具。     

降水差异对内蒙古温带草原植物根系和叶片功能性状的影响北大核心CSCD

植物能够调整叶片或根系功能性状的变化来适应气候变化,从而形成多样性的环境适应策略。该研究以内蒙古温带草原降水量存在差异的草原群落(较为湿润的多伦草原和较为干旱的正镶白旗草原)为研究对象,分别测定两个草原群落优势种(多伦20种和正镶白旗13种)和共有种(8种)的根系功能性状(根直径、比根长和根组织密度)和叶片功能性状(叶面积、比叶面积、叶干物质含量、叶碳含量、叶氮含量),分析根叶性状的变异规律及其关系,以探究草种对不同降水环境的适应策略,为不同降水区域草种的选择以及草原经营管理提供理论依据。结果显示:(1)随着降水量的变化,草种的根性状在两个群落间无显著差异,多伦草原植物的比叶面积显著高于正镶白旗草原,而叶干物质含量和叶碳含量则呈相反趋势;两个草原群落的单子叶禾草类植物根直径最小,比根长最大,叶干物质含量最高;单子叶百合科类植物的根组织密度最小,叶干物质含量和叶氮含量最低;双子叶非禾草类植物的根组织密度最大,比叶面积最高而叶面积最低。(2)随降水量的减少,两个群落共有种的叶面积、比叶面积降低,叶干物质含量和叶碳含量增加;其中,羊草、冰草、糙隐子草的直径增加,比根长和根组织密度降低,而猪毛蒿的直径和比根长则呈相反的趋势;糙隐子草、羊草、猪毛蒿的叶氮含量增加,冰草、克氏针茅叶氮含量降低。(3)主成分分析表明,单个草原或综合两个草原的植物根与叶性状几乎不相关。研究表明,单子叶禾草类植物的根系性状在降水变化中差异较为明显,而双子叶非禾草类植物基本没有变化;干旱对植物叶性状的影响大于根性状;在不同降水环境下,草原植物根系存在独特的资源获取方式,根与叶性状对环境变化的适应策略均具有独立性。     

内蒙古地带性针茅植物对CO2和气候变化的适应性研究进展

收集了1992—2013年关于模拟CO2浓度升高及气候变化(温度升高、降水变化)对内蒙古地带性草原群落的5个建群种针茅植物(贝加尔针茅、本氏针茅、大针茅、克氏针茅、短花针茅)影响的实验研究结果表明,模拟CO2浓度升高、增温和增雨将提高针茅植物的光合作用和株高生长,但CO2处理时间延长会导致光合适应;温度和降雨变化将改变针茅植物的物候进程,但物种之间反应有差异;CO2浓度升高有助于针茅植物生物量增加,增温和干旱则相反,CO2浓度升高对干旱的影响具有补偿作用;干旱和涝渍胁迫将提高针茅植物植株C/N,CO2浓度升高将加剧水分胁迫下针茅植物植株C/N的增加效应,导致牧草品质下降。由于当前在适应性指标、针茅植物对气候变化协同作用的适应机理及其敏感性研究等方面存在的不足,导致目前无法全面比较各针茅植物对CO2和温度、降水变化的响应差异及其敏感性,因而无法预测未来在全球变化背景下,这几种针茅植物的动态变化及其在地理分布上的迁移替代规律。为科学应对气候变化,未来应加强内蒙古地带性针茅植物的适应性指标、针茅植物对多因子协同作用的适应机理及敏感性研究。     

降水变化对内蒙古典型草原地上生物量的影响

降水格局的变化是气候变化影响干旱和半干旱区草原植物群落结构和功能的关键过程。作为植物群落结构和功能的基本组成单位——植物功能群——对气候变化的响应差异明显。有关不同植物功能群如何响应降水格局的研究, 有助于揭示气候变化对干旱与半干旱区生态系统关键功能与过程稳定性的变异机制。该文利用1982-2015年的典型草原群落地上生物量长期动态监测数据及其所对应的气候数据, 系统揭示降水变化对干旱与半干旱区生态系统生产力的影响。主要研究结果如下: 1) 1982-2015年内蒙古典型草原区降水变化特征明显, 主要表现在降水集中度呈显著的降低趋势; 小降水事件(≤5 mm)明显增多。2)降水变化导致群落生物量呈下降趋势。其中, 多年生丛生禾草的生物量呈上升趋势; 一二年生植物、多年生杂类草、多年生根茎禾类草的生物量均呈下降趋势。3)群落生物量与生长季降水量、降水集中度呈显著的正相关关系。各功能群中, 多年生杂类草、半灌木和生长季降水量呈显著正相关关系, 灌木与降水集中度呈显著负相关关系。4)群落生物量与各等级降水的频率相关性均不显著, 但与I-II类(0.1-10 mm)降水贡献率显著负相关。各功能群中, 多年生杂类草与I类降水(0.1-5.0 mm)的发生频率和降水贡献率均呈显著的负相关关系, 与VI类降水(20-25 mm)的发生频率和贡献率均呈显著的正相关关系。多年生根茎禾类草和VIII类降水(>35 mm)的发生频率和贡献率均呈显著的正相关关系。说明小降水事件的增加将显著降低群落的地上生物量, 小降水事件对干旱、半干旱区植被生长具有重要的生态学意义。     

降水变化对内蒙古典型草原地上生物量的影响

降水格局的变化是气候变化影响干旱和半干旱区草原植物群落结构和功能的关键过程。作为植物群落结构和功能的基本组成单位——植物功能群——对气候变化的响应差异明显。有关不同植物功能群如何响应降水格局的研究,有助于揭示气候变化对干旱与半干旱区生态系统关键功能与过程稳定性的变异机制。该文利用1982–2015年的典型草原群落地上生物量长期动态监测数据及其所对应的气候数据,系统揭示降水变化对干旱与半干旱区生态系统生产力的影响。主要研究结果如下:1)1982–2015年内蒙古典型草原区降水变化特征明显,主要表现在降水集中度呈显著的降低趋势;小降水事件(≤5 mm)明显增多。2)降水变化导致群落生物量呈下降趋势。其中,多年生丛生禾草的生物量呈上升趋势;一二年生植物、多年生杂类草、多年生根茎禾类草的生物量均呈下降趋势。3)群落生物量与生长季降水量、降水集中度呈显著的正相关关系。各功能群中,多年生杂类草、半灌木和生长季降水量呈显著正相关关系,灌木与降水集中度呈显著负相关关系。4)群落生物量与各等级降水的频率相关性均不显著,但与I–II类(0.1–10mm)降水贡献率显著负相关。各功能群中,多年生杂类草与I类降水(0.1–5.0mm)的发生频率和降水贡献率均呈显著的负相关关系,与VI类降水(20–25 mm)的发生频率和贡献率均呈显著的正相关关系。多年生根茎禾类草和VIII类降水(35 mm)的发生频率和贡献率均呈显著的正相关关系。说明小降水事件的增加将显著降低群落的地上生物量,小降水事件对干旱、半干旱区植被生长具有重要的生态学意义。     

温带草原7种针茅植物根系特征及其对环境因子变化的适应

为比较针茅（Stipa）植物适应策略,以大尺度梯度下（>1600 km）温带草原主要针茅植物为对象,系统研究了8个样点7种针茅根系生物量、根冠比、解剖结构和生理调节物质的差异及其对环境因子的适应。在由东北至西南的区域上,随降水量下降针茅植物根系的抗旱特征增强或适应策略趋于复杂,不同针茅植物根系对水分变化（或旱季和雨季）有着不同的适应策略。综合分析表明贝加尔针茅（S. baicalensis）、大针茅（S.grandis）及克氏针茅（S.krylovii）（多伦样点）的生长受干旱制约,对降水高度敏感,雨季降水促进其生物量快速积累。沙生针茅（S.glareosa）、短花针茅（S.breviflora）、戈壁针茅（S.gobica）、本氏针茅（S.bungeana）等通过增大根冠比和渗透调节物质累积等途径提高根系吸水和保水能力,抵御干旱胁迫。偏相关分析显示实验区域针茅植物根系性状与降水量和海拔高度存在显著的相关性。     

内蒙古草原大针茅群落地上生物量与降水量的关系

根据中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站在大针茅样地(面积500m×500m,地理坐标43°32′20″～43°32′40″N116°33′00″～116°33′30″E)的地上生物量与气候观测资料,利用SPSS分别进行大针茅群落地上生物量与年降水量、月降水量关键时期(4～6月份与6～8月份)降水量以及1～7月份总降水量的相关分析;对年降水量接近的1982、1983和1989年(分别为283.2mm,289.9mm,287.2mm)的地上生物量进行方差分析;运用积分回归模型模拟了降水的季节分配对群落生物量的影响。结果表明:(1)群落生物量的年际变化与年降水、月降水、关键时期降水(4～6月份和6～8月份)以及1～7月份降水量的变化没有显著的相关性(p>0.1);(2)在年降水量接近的年份,群落的地上生物量之间存在显著差异。降水量季节分配的变化对地上生物量的影响还有待于进一步研究。     

典型草原围封后羊草地上功能性状对枯落物累积的响应

植物功能性状反映植物适应环境变化过程中在不同器官形态与功能间的资源权衡与分配策略。典型草原围封后枯落物累积导致群落光照、热量和水分的重新分配并改变微环境特征。在此过程中植物地上功能性状将通过怎样的变化来适应新的环境,目前尚不清楚。2015—2017年每年8月对内蒙古地区3种典型草原共有物种羊草（Leymus chinensis）的植株、叶片和茎干功能性状进行了测量与分析。结果表明：枯落物累积显著增加了羊草的植株高度、单株重量、茎叶比和总叶面积;枯落物累积显著增加了羊草的叶片长度、叶片重量、单叶面积、节间长度和茎干重量,这些性状属于敏感性状;枯落物累积对羊草的叶片数量和节间数量无显著影响,相对而言,这些性状属于惰性性状;羊草的单株重量与植株高度、叶片重量呈极显著的正相关关系（P<0.0001）;羊草的植株高度与节间数量、节间长度呈极显著的正相关关系（P<0.0001）。本研究结果从植物地上功能性状的角度阐明了典型草原植物对环境变化的适应方式,可为围封草原的合理管理提供基础数据与理论依据。     

Differential effect of drought regimes on the seedling performance of six floodplain grassland species

• The performance of seedlings is crucial for the survival and persistence of plant populations. Although drought frequently occurs in floodplains and can cause seedling mortality, studies on the effects of drought on seedlings of floodplain grasslands are scarce. We tested the hypotheses that drought reduces aboveground biomass, total biomass, plant height, number of leaves, leaf area and specific leaf area (SLA), and increases root biomass and root‐mass fraction (RMF) and that seedlings from species of wet floodplain grasslands are more affected by drought than species of dry grasslands.
• In a greenhouse study, we exposed seedlings of three confamilial pairs of species (Pimpinella saxifraga, Selinum carvifolia, Veronica teucrium, Veronica maritima, Sanguisorba minor, Sanguisorba officinalis) to increasing drought treatments. Within each plant family, one species is characteristic of wet and one of dry floodplain grasslands, confamilial in order to avoid phylogenetic bias of the results.
• In accordance with our hypotheses, drought conditions reduced aboveground biomass, total biomass, plant height, number of leaves and leaf area. Contrary to our hypotheses, drought conditions increased SLA and decreased root biomass and RMF of seedlings. Beyond the effects of the families, the results were species‐specific (V. maritima being the most sensitive species) and habitat‐specific. Species indicative of wet floodplain grasslands appear to be more sensitive to drought than species indicative of dry grasslands.
• Because of species‐ and habitat‐specific responses to reduced water availability, future drought periods due to climate change may severely affect some species from dry and wet habitats, while others may be unaffected.

     

麻栎和闽楠幼苗叶功能性状及生物量对光照和施肥的响应

光照和养分条件是影响植物生长的重要环境因子,不同生活型植物对环境异质性的响应机制不同。以落叶阔叶树种麻栎和常绿阔叶树种闽楠幼苗为研究对象,设置2个光照梯度（全光照和45%全光照）和4个施肥梯度（不施肥、氮磷供应比为5、15和45）共8种处理,研究光照和施肥及其交互作用对麻栎和闽楠生物量和叶形态、生理及化学性状的影响,并探讨了叶功能性状和生物量的关系。结果表明：（1）光照、施肥及其交互作用对光合气体交换参数（除水分利用效率外）、叶绿素荧光参数、叶形态指标（除比叶面积外）、单位质量叶氮含量和根冠比影响显著（P<0.05）。此外,光照和施肥对地上生物量和总生物量影响显著（P<0.05）。（2）全光照显著增加了麻栎和闽楠单株总叶面积和地上、地下生物量及总生物量（P<0.05）,而遮荫降低了非光化学猝灭系数、光合氮利用率和根冠比,增加了单位质量叶氮含量。（3）在全光照处理中,施肥显著增加了麻栎和闽楠水分利用效率（P<0.05）;在遮荫处理中,氮磷供应比45显著增加了麻栎和闽楠净光合速率和水分利用效率（P<0.05）。（4）麻栎和闽楠在全光照中倾向于资源获取策略,在遮荫中偏向于资源保守策略。在光照和施肥处理中,麻栎和闽楠单株总叶面积与地上生物量均显著正相关（P<0.05）。总之,单株总叶面积是预测麻栎和闽楠幼苗地上生物量变化的稳定指标,施肥有助于增加低光环境下麻栎和闽楠幼苗的生态适应能力。     

积雪变化对高寒草甸钝苞雪莲(Saussurea nigrescens)繁殖分配及功能属性的影响

季节性雪被对植物的生长繁殖具有深刻影响。为阐明不同积雪梯度下钝苞雪莲各器官生物量、养分含量、繁殖分配及功能属性的变化规律,在青藏高原东缘红原县,通过人工堆积的方法开展积雪梯度（CK、S0、S1、S2、S3）控制实验,测量了不同积雪梯度下钝苞雪莲茎、叶、花苞的养分含量及繁殖分配等特征。结果表明：1）积雪变化没有显著改变钝苞雪莲的繁殖分配,但去除积雪（S0）显著降低了营养器官生物量。2）不同积雪处理下,个体大小与繁殖器官生物量均呈正线性关系（P<0.01）。3）茎部磷（P）含量随积雪量的增加显著升高（P<0.05）;叶部P含量随积雪量的增加先上升后下降,即：S2 > S1 > CK > S3 > S0,且存在显著差异（P<0.05）;各处理下植物的不同器官在养分上主要受氮（N）元素的限制。4）去除积雪（S0）降低了茎干重、株高、茎高、茎分配和单株花苞量,过度积雪（S3）则降低了株高、茎高和花苞长度,中度积雪（S1、S2）则分别降低了花苞长度与单株叶片数。由此可见,不同积雪量并未显著改变钝苞雪莲的繁殖分配,但却改变了其不同器官的功能属性与养分含量,使磷元素成为植物响应积雪变化较为敏感的指标。     

Growth enhancement of soybean (Glycine max) upon exclusion of UV-B and UV-B/A components of solar radiation: characterization of photosynthetic parameters in leaves

Exclusion of UV (280–380 nm) radiation from the solar spectrum can be an important tool to assess the impact of ambient UV radiation on plant growth and performance of crop plants. The effect of exclusion of UV-B and UV-A from solar radiation on the growth and photosynthetic components in soybean (Glycine max) leaves were investigated. Exclusion of solar UV-B and UV-B/A radiation, enhanced the fresh weight, dry weight, leaf area as well as induced a dramatic increase in plant height, which reflected a net increase in biomass. Dry weight increase per unit leaf area was quite significant upon both UV-B and UV-B/A exclusion from the solar spectrum. However, no changes in chlorophyll a and b contents were observed by exclusion of solar UV radiation but the content of carotenoids was significantly (34–46%) lowered. Analysis of chlorophyll (Chl) fluorescence transient parameters of leaf segments suggested no change in the F _v/F _m value due to UV-B or UV-B/A exclusion. Only a small reduction in photo-oxidized signal I (P700⁺)/unit Chl was noted. Interestingly the total soluble protein content per unit leaf area increased by 18% in UV-B/A and 40% in UV-B excluded samples, suggesting a unique upregulation of biosynthesis and accumulation of biomass. Solar UV radiation thus seems to primarily affect the photomorphogenic regulatory system that leads to an enhanced growth of leaves and an enhanced rate of net photosynthesis in soybean, a crop plant of economic importance. The presence of ultra-violet components in sunlight seems to arrest carbon sequestration in plants. An erratum to this article can be found at     

祁连山中部优势灌木物种叶功能性状参数变化特征

植物叶功能性状是连接植物与外界环境的重要桥梁,是探索植物适应环境、进行全球气候变化研究的指标,也是生态水文模型重要的输入参数。通过高时间分辨率样品的采集结合图像处理技术,对祁连山中部优势物种金露梅(Dasiphora fruticosa)和鬼箭锦鸡儿(Caragana jubata)叶功能性状变化特征进行研究,结果表明：叶面积(LA)从生长初期到生长末期发生明显变化,且2020年6—7月初灌木叶面积变化最为明显;比叶面积(SLA)分别在76—157 cm²/g之间和120—217 cm²/g之间,金露梅SLA平均值(123 cm²/g)<鬼箭锦锦鸡儿SLA平均值(176 cm²/g);在生长初期金露梅的叶面积指数(LAI)明显大于鬼箭锦鸡儿,金露梅和鬼箭锦鸡儿的叶面积指数随时间的变化都符合三次函数;生物量与基径和高度的乘积呈显著性相关,最优回归模型均为幂函数;地上生物量与叶功能性状参数在不同阶段的模拟方程均不同,地上总生物量与叶生物量在生长期的最优选择模型分别呈S型函数和幂函数,金露梅的单株地...     

Responses of plants in polar regions to UVB exposure: a meta-analysis

We report a meta‐analysis of data from 34 field studies into the effects of ultraviolet B (UVB) radiation on Arctic and Antarctic bryophytes and angiosperms. The studies measured plant responses to decreases in UVB radiation under screens, natural fluctuations in UVB irradiance or increases in UVB radiation applied from fluorescent UV lamps. Exposure to UVB radiation was found to increase the concentrations of UVB absorbing compounds in leaves or thalli by 7% and 25% (expressed on a mass or area basis, respectively). UVB exposure also reduced aboveground biomass and plant height by 15% and 10%, respectively, and increased DNA damage by 90%. No effects of UVB exposure were found on carotenoid or chlorophyll concentrations, net photosynthesis, F_v/F_m or Φ_PSII, belowground or total biomass, leaf mass, leaf area or specific leaf area (SLA). The methodology adopted influenced the concentration of UVB absorbing compounds, with screens and natural fluctuations promoting significant changes in the concentrations of these pigments, but lamps failing to elicit a response. Greater reductions in leaf area and SLA, and greater increases in concentrations of carotenoids, were found in experiments based in Antarctica than in those in the Arctic. Bryophytes typically responded in the same way as angiosperms to UVB exposure. Regression analyses indicated that the percentage difference in UVB dose between treatment and control plots was positively associated with concentrations of UVB absorbing compounds and carotenoids, and negatively so with aboveground biomass and leaf area. We conclude that, despite being dominated by bryophytes, the vegetation of polar regions responds to UVB exposure in a similar way to higher plant‐dominated vegetation at lower latitudes. In broad terms, the exposure of plants in these regions to UVB radiation elicits the synthesis of UVB absorbing compounds, reduces aboveground biomass and height, and increases DNA damage.     

Different responses of two contrasting wheat genotypes to abscisic acid application

Purpose of this study was to investigate different responses of two wheat genotypes (Triticum aestivum L.) from the wet and dry climate regions to exogenous abscisic acid (ABA) application under well-watered and water-stressed conditions. Exogenous ABA was applied to the leaves by spraying and changes in dry matter accumulation and allocation, endogenous ABA content and carbon isotope ratio (δ¹³C) were monitored. The ABA application significantly decreased stem height, total biomass, total leaf area, total grain mass and leaf area/mass ratio, and significantly increased root/aboveground biomass ratio, endogenous ABA content and δ¹³C under well-watered and water-stressed conditions. Compared with the wet climate genotype, the dry climate genotype was more responsive to exogenous ABA application, resulting in lower stem height, total biomass, total leaf area, total grain mass and leaf area/mass ratio, and higher root/aboveground biomass ratio, endogenous ABA content and δ¹³C under all experimental treatments.The research was supported by the Program of “100 Distinguished Young Scientists” and “ Knowledge Innovation Engineering” of the Chinese Academy of Sciences (No. KSCX2-SW-115).     

Phenotypic distribution models corroborate species distribution models: A shift in the role and prevalence of a dominant prairie grass in response to climate change

Phenotypic distribution within species can vary widely across environmental gradients but forecasts of species’ responses to environmental change often assume species respond homogenously across their ranges. We compared predictions from species and phenotype distribution models under future climate scenarios for Andropogon gerardii, a widely distributed, dominant grass found throughout the central United States. Phenotype data on aboveground biomass, height, leaf width, and chlorophyll content were obtained from 33 populations spanning a ~1000 km gradient that encompassed the majority of the species’ environmental range. Species and phenotype distribution models were trained using current climate conditions and projected to future climate scenarios. We used permutation procedures to infer the most important variable for each model. The species‐level response to climate was most sensitive to maximum temperature of the hottest month, but phenotypic variables were most sensitive to mean annual precipitation. The phenotype distribution models predict that A. gerardii could be largely functionally eliminated from where this species currently dominates, with biomass and height declining by up to ~60% and leaf width by ~20%. By the 2070s, the core area of highest suitability for A. gerardii is projected to shift up to ~700 km northeastward. Further, short‐statured phenotypes found in the present‐day short grass prairies on the western periphery of the species’ range will become favored in the current core ~800 km eastward of their current location. Combined, species and phenotype models predict this currently dominant prairie grass will decline in prevalence and stature. Thus, sourcing plant material for grassland restoration and forage should consider changes in the phenotype that will be favored under future climate conditions. Phenotype distribution models account for the role of intraspecific variation in determining responses to anticipated climate change and thereby complement predictions from species distributions models in guiding climate adaptation strategies.