沙蓬具有耐干旱、抗盐碱、耐贫瘠、耐风蚀沙埋等特性,对风沙环境具有特殊的适应方式,是沙地植被演替的先锋植物,也是土地沙漠化的指示植物,处于固沙植被演替中的最初阶段,可在短期内保持沙面的稳定性,在促进沙生植物群落的演替方面具有极为重要的作用,沙蓬种群的数量、生物量等随沙地植被演替逐渐下降,在沙丘固定后被其他植物所替代[。

种子是植物繁衍生息的第一步,在人类生产活动中具有十分重要的作用。在沙蓬种子活力为100%的情况下,其自然发芽率仅为18.3%,补给种子萌发所需要的水分,发芽率依旧很低。而用不同梯度的GA3溶液在暗条件下浸种后,萌发结果极显著高于蒸馏水处理,发芽率高达100%。因此,初步认为沙蓬种子存在休眠现象,而且GA3可以有效地打破沙蓬种子的休眠,促进种子的萌发,这与赵婵璞[14]、张檀[15]等的研究一致。光是影响种子萌发的诸多因素之一,在干旱、半干旱荒漠区,各植物种子萌发对光照需求不同,大部分荒漠植物种子在光照和黑暗条件下均能达到较高的萌发率,或者在黑暗条件下萌发率高于光照下的萌发率

在黑暗条件下,沙蓬种子的发芽率均>光照条件的发芽率,光照条件使种子发芽率降低,说明沙蓬种子属于厌光型种子,这可能是因为沙蓬生长于流动沙丘、半流动沙丘和丘间低地,在每年种子萌发前常常受到风沙流的吹袭,受不同程度的沙埋,在长期适宜风沙流环境的过程中,沙蓬种子逐渐形成喜暗的萌发对策,适应了在沙埋条件下萌发。其次,沙蓬生长区域为流沙,流沙表面干燥,水分短缺,不利于种子吸水萌发,形成了在沙埋黑暗条件下萌发的特性,可以认为沙蓬种子萌发喜暗条件是对风沙环境的一种适应对策。温度过高过低均会影响种子发芽出苗率,降低发芽出苗整齐度,在种子萌发过程中温度是重要的影响因子,植物种子因个体差异发芽温度不一致,在一定温度范围内,随着温度的增加,可以促进种子的萌发进程,但温度过高过低会导致种子酶活性降低或失去活力,进而显著降低发芽率[19-20]。植物种子萌发有一定的适宜温度,不同的植物种子适宜发芽的温度范围有很大的差异,沙蓬种子在25℃的温度条件下发芽率最高。在干旱胁迫条件下沙蓬种子的发芽率均<2%,在干旱胁迫条件下加入1000mg·L外源GA3后,在渗透势为-0.0676MPa时,其种子发芽率高达81.13%,说明外源GA3可以缓解干旱胁迫,提高种子的发芽率。

种子内部的休眠机制是沙蓬种子耐旱性的极限值,是其对环境因子变化的一种适应策略,而种子即使在获取充足水分、温度适宜的条件仅会零星萌发而不全部萌发,或在土壤中储存很长时间再萌发,这与沙区干旱少雨等一些恶劣环境相关,而沙蓬种子的这种光抑制和休眠机制等可以有效地降低种子萌发,以保护沙蓬土壤种子库,有利于沙蓬群落的繁衍更新。

对于流沙区喜暗型的种子来说,萌发期的温度和光照主要通过沙埋的形式来影响植物的萌发。沙蓬种子出苗率随着沙埋深度的增加呈降低-增加-降低的趋势,其在1.5cm时出苗率最高,这可能是因为表层埋深浅,水分消耗快,种子不易萌发,而适宜的深度可以在种子萌发时吸收到所需水分而正常萌发,而在较深沙埋时不能破土萌发。沙蓬种子在半光照条件下可达很高的发芽出苗率,而在暗光条件下虽具有高发芽率,但出苗率很低。在埋深为0.5、1cm与2cm条件下沙蓬种子发芽率和出苗率很高,埋深8cm时沙蓬种子不能萌发出苗。研究结论的差异可能与沙蓬种子的采集区域、采集时间以及试验条件等有关。

荒漠植物种子萌发是相对复杂的过程,在长期进化演化过程中逐步形成了适应逆境胁迫的萌发策略。沙蓬繁殖方式单一,即种子繁殖,萌发及幼苗生长期间常面临干旱和高温环境的胁迫,从种子萌发到成苗,对流动沙丘植被演替和沙面稳定具有十分重要的意义。

沙蓬是流动沙丘先锋指示植物,沙蓬产种量大,其种子即使在休眠状态下,对自然条件下的降水有很强的依赖性和敏感性,也是其适应流动沙丘生境的一种生存方式。在适宜的环境条件下迅速萌发,提高幼苗的存活率,从而保证沙蓬对流沙逆境的强适应能力,这与该种子在自然条件下萌发需要通过沙埋制造黑暗条件相关。沙蓬种子获取充足水分而非一次性萌发,且在沙蓬密集生长区域一年度仅有零星生长,是因为其种子存在休眠,沙蓬种子的萌发策略以推迟萌发为主。认为小粒、近圆球形的种子容易形成持久种子库;沙蓬种子千粒重为1.141g,形状扁圆形,具有持久土壤种子库种子所具特征。而沙蓬种子在干旱风沙条件下,依旧可以萌发生存,发挥其生态防护作用,为沙生植物生态适应能力、维持群落物种多样性和生态系统平衡方面发挥其指示作用。