12个葡萄品种叶片耐霜冻能力评价

孙鲁龙，杜远鹏，翟衡*

（山东农业大学园艺科学与工程学院/作物生物学国家重点实验室，山东泰安 271018）

12个葡萄品种叶片耐霜冻能力评价

孙鲁龙，杜远鹏，翟衡*

（山东农业大学园艺科学与工程学院/作物生物学国家重点实验室，山东泰安 271018）

为了评价和比较不同葡萄品种叶片的耐霜冻能力，为引种、品种布局提供依据，本试验对12个葡萄品种萌芽期的嫩叶进行了人工霜冻处理，建立嫩叶的低温伤害度与温度关系的Logistics模型，获得反映叶片耐霜冻能力的三个参数LT10、LT50和LT90，并用于不同品种耐寒能力的比较。试验结果发现：葡萄的霜冻敏感范围为-2.3～-5.1 ℃；在参试品种中，最耐霜冻的品种是SO4，其LT10、LT50和LT90分别为-3.8 ℃、-4.29 ℃和-5.1 ℃；最不耐霜冻的是巨峰，其LT10、LT50和LT90分别为-2.3 ℃、-2.51 ℃和-2.89 ℃。

葡萄；叶片；霜冻；评价

低温是限制葡萄正常生长和品种区域分布的重要环境因子[1-4]。虽然全球气候变暖导致适合葡萄种植的区域不断扩大[5-8]，但是有研究表明，春霜冻发生的时间有所提前，对作物栽培的危害风险也有所提高[9]，这种现象在东北、西北地区表现最为明显。葡萄与葡萄酒产业的发展促使葡萄种植面积不断扩大，也促进了对经典品种和新品种的引进[10]。在引种时，有必要对品种的耐霜冻能力进行评价和比较，以科学地设定品种布局和制定种植计划。

在以前的研究中，对葡萄进行的抗寒性鉴定主要是针对根系[11]、枝条[12]和芽[13-14]，研究时期主要是休眠期。对生长季叶片的低温耐受性研究相对缺乏。最新的一些研究开始关注生长季冻害对植物生长的影响，但葡萄方面的研究依然较少[15]。

1 材料与方法

本试验于2016年5月4～11日，在山东农业大学园艺科学与工程学院试验站葡萄园进行。此时园区所有的品种都已经处于萌芽状态。

1.1 样品的采集

2016年5月4～11日期间，采集幼嫩的葡萄叶片用于霜冻处理。采样时，将新梢梢尖下第一片展开叶连同叶柄采下。为了防止嫩叶失水干燥，采样时间都为早上8：00～9：00之间，样品采下后放在新的自封袋中，标记品种及采样时间，置于冰盒中保鲜，于半小时之内带回实验室，然后放在4 ℃冰箱内暂时保存，所有采集的样品在2 d之内用于试验。试验用到的品种有美乐、赤霞珠、夏黑、雷司令、巨峰、威代尔、140-Ru、霞多丽、小芒森、SO4、华葡一号、玫瑰香，共12个品种。

1.2 霜冻处理

叶片的霜冻处理在高低温湿热测试箱（苏州智河环境试验设备有限公司）内进行。每20片嫩叶作为单次霜冻处理的一个重复，将20片嫩叶在铝箔纸上均匀摆放互不重叠，并用铝箔纸进行包裹，防止低温处理过程中失水。设定0 ℃、-1 ℃、-2 ℃、-3 ℃、-4 ℃、-5 ℃、-6 ℃为7个目标低温，设定降温程序为：20 min内测试箱内的气温从室温降到5 ℃，6 h内气温从5 ℃降到目标低温并在目标低温下维持2 h，之后在1 h内气温从目标温度恢复到5 ℃，霜冻处理结束。每个品种在每个目标温度下重复3次。

1.3 霜冻伤害的判定

霜冻处理结束后，打开铝箔纸，依次检验每个叶片的受冻情况。受冻的嫩叶表现为整个叶片萎蔫、变褐，并由于细胞膜破裂而出现渗漏的组织液。

1.4 数据分析

统计每次试验中20片嫩叶的冻害比例，冻害比例/%=受冻叶片的数目/20。用Origin 9.0做出冻害比例和温度之间的散点图，并采用Logistic为模型进行曲线拟合，获得拟合曲线的方程后，计算冻害比例为10%、50%和90%时的温度LT10、LT50和LT90。采用SPSS 21.0对品种的抗早霜能力进行聚类分析。采用隶属函数法[16]计算不同品种LT10、LT50和LT90的隶属函数值并求出平均隶属函数值，用于比较不同品种的耐霜冻能力。

2 结果与分析

2.1 葡萄嫩叶对低温的敏感性

图1、图2显示了不同低温下，葡萄嫩叶的冻害严重程度与低温的关系。从图中可以看出，随着试验温度的降低，葡萄嫩叶的冻害比例越来越大。Logistics模型可以很好得拟合冻害比例与低温之间的关系。

图1 酿酒葡萄品种嫩叶的晚霜敏感性

根据Logistics模型可以计算出每个品种嫩叶伤害比例分别为10%、50%和90%时的温度参数LT10、LT50和LT90。LT（LT10、LT50和LT90）越低，说明该品种的嫩叶对低温忍受能力越高。据表1显示，对于同一个品种，其LT10、LT50和LT90依次降低；而不同的品种具有不同的LT。在所调查的12个品种中，SO4具有最低的LT10（-3.80 ℃），巨峰具有最高的LT10（-2.3 ℃）；小芒森具有最低的LT50（-4.39 ℃），巨峰具有最高的LT50（-2.51 ℃）；SO4具有最低的LT90（-5.1 ℃），巨峰具有最高的LT90（-2.89 ℃）。在-2.3～-5.1 ℃之间，所调查的葡萄品种嫩叶都会发生不同程度的伤害。

2.2 不同葡萄品种嫩叶耐晚霜能力的聚类分析

根据不同葡萄品种嫩叶的LT10、LT50和LT90对12个葡萄品种进行K-均值聚类，设定聚类数目为3，得到葡萄嫩叶耐晚霜能力的相对分类（表2，表3）。第一类有2个品种SO4、小芒森，占品种总数的16.7%，该类的LT10、LT50和LT90聚类中心分别为-3.704 ℃、-4.341 ℃、-5.067 ℃，是三类中最耐霜冻的一类；第二类有巨峰和霞多丽2个品种，占品种总数的16.7%，该类的LT10、LT50和LT90聚类中心分别为-2.504 ℃、-2.72 ℃、-3.065 ℃，是三类中耐霜冻能力最差的一类；其他8个品种属于第三类，占所调查品种总数的66.7%，该类的LT10、LT50和LT90聚类中心分别为-3.404 ℃、-3.644 ℃、-3.905 ℃。

图2 鲜食葡萄及砧木品种嫩叶的晚霜敏感性

表1 12个葡萄品种的晚霜敏感性 （℃）

表2 葡萄嫩叶耐晚霜能力的K-均值聚类结果

表3 葡萄叶片耐晚霜能力K-均值聚类最终聚类中心 （℃）

2.3 不同葡萄品种嫩叶耐晚霜能力的隶属函数分析

隶属函数可以综合多种指标的贡献率，从而比较全面地对样品特性进行评价。根据12个样品的LT10、LT50和LT90分别计算各参数的隶属函数值，并以三个参数的隶属函数值的平均值作为反映品种耐霜冻能力的综合参数，对平均隶属函数值进行排序，获得参试品种耐霜冻能力的相对排序，结果如表4所示。从表4可以看出，对晚霜忍耐能力最强的是SO4，最弱的是巨峰，其他品种的霜冻敏感性介于二者之间。

3 讨论

晚霜是影响葡萄生产的重要气象灾害。与冬季冻害相比，晚霜发生的频率和强度都远远小于冬季冻害，但是由于晚霜发生时葡萄处于营养生长阶段，因此，晚霜发生后会造成大面积葡萄新梢的死亡，对葡萄当年产量和品质造成巨大的影响。晚霜冻还会影响植物的地域分布[17]，因此在进行引种和制定品种布局时有必要对葡萄品种的耐霜冻能力进行科学的评价，为合理的引种和品种布局提供参考。

目前对葡萄进行的抗寒性评价，大多是在休眠季对根系、枝条或者冬芽进行，对叶片，特别是春季新生的叶片严重缺乏。本试验采用春季生长季大田取样，结合实验室模拟霜冻的方式，对12个葡萄品种的嫩叶进行了耐霜冻能力的鉴定和比较。

表4 葡萄叶片耐晚霜能力的隶属函数分析

半致死温度（LT50）是最常用的低温鉴定指标，反映植物材料半数冻死时的温度[14]。本研究另引入了10%致死温度LT10和90%致死温度LT90以综合反映葡萄叶片对霜冻低温的敏感性和忍耐力。从研究结果看，春季葡萄嫩叶对低温比较敏感，在-2.3～-5.1 ℃范围内，葡萄的嫩叶会发生不同程度的霜冻伤害。对于不同地区而言，春季霜冻低温有可能达到甚至低于该温度范围，也有可能达不到或高于该温度，因此在进行品种配置时应根据品种的耐低温能力和当地的温度条件合理选择。

葡萄嫩叶的耐霜冻能力可以分为3类（表3），在所调查的12个品种中，比较耐霜冻的品种和不耐霜冻的品种比例都比较小，而大部分品种都属于中间类型，其LT10、LT50和LT90分别为-3.404 ℃、-3.644 ℃、-3.905 ℃。由此可以推断，葡萄的耐霜冻温度范围在-3.4～-3.9 ℃之间，其低温适应范围比较窄。

在对葡萄品种进行耐霜冻能力分析时，不但要了解各品种耐低温能力的绝对值，还应了解不同品种耐霜冻能力的相对差异，以便在品种布局时根据抗寒性的差异提供替代性品种。隶属函数法可以综合各种参数，提供各品种耐霜冻能力的相对排序。从结果看，大部分的经典酿酒品种如美乐、赤霞珠、雷司令、霞多丽的耐霜冻能力排序普遍靠后，即其耐霜冻能力相对较差。近年来，国内葡萄酒热潮的高涨带动了酿酒葡萄产业的兴盛，大量经典酿酒品种被引入种植，本研究表明，这些经典的酿酒品种耐晚霜能力普遍较差，在春季霜冻温度较低的地区要慎重引种。

[1] HAMMAN R A, DAMI I E, WALSH T M, et al. Seasonal carbohydrate changes and cold hardiness of Chardonnay and Riesling grapevines[J]. American Journal of Enology and Viticulture, 1996, 47(1): 31-36.

[2] HUBACKOVA M. Dependence of grapevine bud cold hardiness on fluctuations in winter temperatures[J]. American Journal of Enology and Viticulture, 1996, 47(1): 100-102.

[3] WAMPLE R L. A comparison of short-and long-term effects of mid-winter pruning on cold hardiness of Cabernet Sauvignon and Chardonnay buds[J]. American Journal of Enology and Viticulture,1994, 45(4): 388-392.

[4] WAMPLE R L, BARY A. Harvest date as a factor in carbohydrate storage and cold hardiness of Cabernet Sauvignon grapevines[J]. Journal of the American Society for Horticultural Science, 1992, 117(1): 32-36.

[5] FERGUSON J C, TARARA J M, MILLS L J, et al. Dynamic thermal time model of cold hardiness for dormant grapevine buds [J]. Annals of Botany, 2011, 107(3): 389-396.

[6] FERRISE R, TROMBI G, MORIONDO M, et al. Climate change and grapevines: a simulation study for the mediterranean basin[J]. Journal of Wine Economics, 2016, 11(1): 88-104.

[7] Ramón Mira de Ordu☒a. Climate change associated effects on grape and wine quality and production[J]. Food Research International, 2010, 43(7): 1844-1855.

[8] Tóth J P, Végvári Z. Future of winegrape growing regions in Europe [J]. Australian Journal of Grape and Wine Research, 2016, 22(1): 64-72.

[9] CRIMP S, ZHENG B, KHIMASHIA N, et al. Recent changes in Southern Australian frost occurrence: implications for wheat production risk[J]. Crop and Pasture Science, 2016, 67(8): 801-811.

[10] 杨治元, 王其松, 应霄. 18个葡萄新品种在海盐的引种试验[J].中外葡萄与葡萄酒, 2015(2): 54- 57.

[11] 高振, 翟衡, 孙鲁龙, 等. 基于温度-伤害度关系分析酿酒葡萄根系及芽抗寒性[J]. 应用生态学报, 2014, 25(4): 983-990.

[12] 高振, 翟衡, 张克坤, 等. LT-I分析7个酿酒葡萄品种枝条的抗寒性[J]. 中国农业科学, 2013, 46(5): 1014-1024.

[13] 高振, 翟衡, 臧兴隆, 等. 利用低温放热法分析8个葡萄砧木和6个栽培品种芽的抗寒性[J]. 园艺学报, 2014, 41(1): 17-25.

[14] GU S. Lethal temperature coefficient-a new parameter for interpretation of cold hardiness[J]. The Journal of Horticultural Science and Biotechnology, 1999, 74(1): 53-59.

[15] SUN L, SONG W, GENG Q, et al. Comparison of cold hardiness in the leaves of various grape cultivars based on photochemical reflectance index[J]. VITIS-Journal of Grapevine Research, 2016, 55(3): 107-112.

[16] 高振. 基于温度-伤害度关系分析葡萄抗寒性及其影响因素[D]. 泰安: 山东农业大学, 2014: 19-20.

[17] MUFFLER L, BEIERKUHNLEIN C, AAS G, et al. Distribution ranges and spring phenology explain late frost sensitivity in 170 woody plants from the Northern Hemisphere[J]. Global Ecology and Biogeography, 2016, 25(9): 1061-1071.

Evaluation of sensitivity to frost in leaves of twelve cultivars of grapevine

SUN Lulong, DU Yuanpeng, ZHAI Heng*
(State Key Laboratory of Crop Biology, College of Horticultural Science and Engineering, Shandong Agricultural University, Tai'an 271018, Shandong, China)

To evaluate and compare the sensitivity of frost in leaves of grapevine and provide the basis for cultivars introduction and arrangement, fresh leaves of twelve cultivars were collected and froze artificially. A Logistics model was used to establish the relationship between injury ratio and low temperature. LT10, LT50and LT90were calculated from Logistics model when the injury ratio was 10%, 50% and 90% to reflect the differences in frost sensitivity of leaves. The results showed that, the sensitive temperature range that grapevine leaves to frost was -2.3～-5.1 ℃. The most frost-tolerant cultivar was SO4, its LT10, LT50, LT90were -3.8 ℃, -4.29 ℃, -5.1 ℃ respectively. The most frostsensitive cultivar was Kyoho, its LT10, LT50, LT90were -2.3 ℃, -2.51 ℃, -2.89 ℃ respectively.

grapevine; leaf; frost; evaluation

S663.1

A

10.13414/j.cnki.zwpp.2017.01.002

2016-09-06

国家现代农业产业体系建设专项资金项目（CARS-30）；长江学者和创新团队发展计划项目（IRT15R42）

孙鲁龙（1987-），在读博士，主要从事葡萄抗寒生理研究。E-mail: lulongsun@126.com

*通讯作者：翟衡，E-mail: zhaih@sdau.edu.cn