山东中部‘阳光玫瑰’葡萄冻害调查及应对措施

姜雪连，赵月玲，管雪强，郑胜杰，刘晓阳，赵日江，孟苓，刘琳娟，杨晓，王泽琪，张志昌

（1. 潍坊学院/山东省高校生物化学与分子生物学重点实验，山东潍坊 261000；2. 山东省葡萄研究院，山东济南 250100； 3. 潍坊昇君庄园有限公司，山东潍坊 261100；4. 诸城梅香园农业发展有限公司，山东潍坊 262200；5. 山东志昌农业科技发展股份有限公司，日照 276599）

山东内陆地区冬季时间长且寒冷干燥。随着全球气候异常现象增多，山东产区在休眠季遭遇极端气候的概率增加，冬季的极端气候产生的冻害仍是制约山东乃至北方葡萄产业发展的主要灾害之一[1]。‘阳光玫瑰’葡萄因外型美观、香气优雅、口感香甜和贮运性能好等特点，深受消费者的喜爱，近年来在全国种植面积迅速增加，在山东的栽培也非常普遍。葡萄是比较抗寒的树种[2]，植株发生冻害主要是由于长时间暴露于冰点以下的环境中，细胞组织结冰，原生质体结构遭遇破坏，导致脱水，引起细胞生理生化异常，而使植株死亡[3-4]。研究表明，葡萄耐冻性与枝条所含的营养物质有关，枝条干物质是抵挡寒冬的物质基础[5]；可溶性蛋白可以提高细胞内束缚水的含量，同时调节抗寒基因表达[6-7]；糖含量积累到一定临界水平可启动内源ABA的形成，提高抗寒性[8]。同时葡萄耐冻性还与应对措施有关，烟熏可防止地面热量的扩散，用以降低地面的有效辐射，使气温的下降幅度减少，缓解冻害[9-10]；寒潮前灌水，可增加土壤热容量，提高底层空气的温度，达到防冻效果[11-12]；葡萄园区周围加强防护林建设，可以减弱风速，调节气温，从而降低冻害发生的概率。

目前，对葡萄冻害的研究多集中于葡萄自身的干物质和可溶性蛋白含量与冻害的关系，外界环境影响研究集中在熏烟、灌水、加强防护林建设等经验总结，对于葡萄植株成熟度与冻害的关系以及枝条喷水、灌水等处理措施对缓解冻害的量化比较研究较少。2021年1月4—8日山东地区迎来极低温寒潮天气，期间温度快速下降并伴随着大风，降温幅度达10～14 ℃，最低温度达到-20 ℃，出现在1月4日19:00到次日7:00。本试验在寒潮来临前1天设置了灌水、枝条喷水处理，在寒潮过程中进行了葡萄园熏烟处理，调查了‘阳光玫瑰’冻害发生情况，分析冻害的主要影响因素，进而评估不同防冻措施的应用效果，提出有效措施，以便为葡萄安全越冬提供科学指导。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

山东属暖温带季风气候，年平均气温11～14 ℃，降水量5 5 0～9 5 0 m m。光照资源充足，日照时数2290～2890 h，全年无霜期由东北沿海向西南递增，鲁中和胶东产区一般为180 d。

1.2 试验地概况

试验选取安丘市长生源生态家庭农场、诸城市诸城梅香园发展有限公司、诸城葡萄种植户、潍坊市寒亭昇君庄园有限公司、平度市大泽山葡萄大观园5个园区的设施栽培‘阳光玫瑰’葡萄进行调查。其中诸城2个园区棚型为连栋塑料棚，株行距为2 m×3 m，树龄为2年，其中梅香园当年产量为1000 kg·667m-2；安丘长生源分别为连栋塑料棚和拱棚栽植，株行距为2 m×3 m；树龄为2年，当年未结果；平度大泽山为连栋避雨棚，株行距为1 m×2 m，树龄为3年，当年产量为2500 kg·667m-2；潍坊寒亭昇君庄园为连栋塑料棚和拱棚，避雨栽培，株行距为2 m×2.7 m，树龄为2年，当年产量为1000 kg·667m-2。各园区均采用单干双臂飞鸟架整形模式，冬季剪枝时间为11月底到1月上旬。

1.3 试验设计与处理

1.3.1 不同园区冻害调查

2021年1月9日，每个园区选择2～3个典型区域，每区域选取一年生枝相同节位30个单芽，对单芽纵切以评估冻害发生情况。2021年5月初对所选园区统计发芽率。

冻害率（%）＝受冻芽眼数/取样总数×100；发芽率（%）＝枝条发芽数/总芽眼数×100

1.3.2 不同冻害应对措施试验

选取灌水、枝条喷水、枝条喷水＋灌溉及熏烟4种应对措施。其中2021年1月4日前在昇君庄园进行灌水、枝条喷水，以及灌水＋枝条喷水3个处理。灌水时间30 min，灌水量为10 m3·667m-2。喷枝为下午5:00进行，要求枝条完全湿润结冰。2021年1月5日22:00至6日7:00对梅香园进行熏烟处理，烟熏材料为豆秸秆，置于棚的两端，每10 m布置一个烟熏点，每个烟熏点点燃豆秸秆2 m2。所有处理在相同园区均设对照。

1.4 项目测定

1.4.1 葡萄枝条的冻害类型

将芽用解剖刀剖开，在解剖镜下观察芽的主芽、副芽的死亡情况。

1.4.2 发芽率

每个棚分为4个区：靠近北门口、棚中部、棚西部、棚东部。每区3个重复，每重复随机选取连续5 m，统计应发芽、实际发芽数，计算发芽率。

1.4.3 枝条成熟度测定

（1）不规则指数和髓心比。用游标卡尺测量枝条芽上方3 cm处的粗度，及髓心最大值和最小值，计算枝条不规则指数及髓心比。

不规则指数＝枝条粗度最大值/枝条粗度最小值；髓心比＝髓心粗度/枝条粗度。

（2）可溶性糖和淀粉。取10 g枝条切碎，80 mL蒸馏水在100 ℃的沸水中加热30 min，3 次过滤离心提取，将滤液定容至250 mL。取5 mL溶液，加入5 mL 0.2%蒽酮试剂混匀比色测定可溶性糖。取10 g枝条切碎，加9.2 mol/L的HClO410 mL，在100 ℃的沸水中加热30 min。3次提取过滤后定容至250 mL。取5 mL溶液，加入 5 mL 0.2%蒽酮试剂混匀比色测定淀粉。

2 结果分析

2.1 芽眼冻害情况

共调查受冻芽数538个，通过解刨发现，冻害类型可分为4种：主芽死亡、一侧侧芽死亡、主侧芽全部坏死、主芽及一侧侧芽坏死。其中主芽冻死概率最高，为8.18%；侧芽及主侧芽冻死发生概率相同，为3.90%；主芽及一侧侧芽死亡概率最低（表1）。

表1 不同葡萄芽冻害类型发生比例Table 1 Percentage of every cold damage types to buds damage

2.2 不同园区冻害发生情况调查

由表2可知，在几个未经任何处理的避雨棚中，平度园区环境温度最高，未发生冻害。其他三地环境温度相差不大，潍坊寒亭的冻害率最低，为10%，主副芽均受冻的为0。诸城冻害最高，发生率为32.40%。

发芽率与冻害率成反比。由表2看出，潍坊寒亭的发芽率最高，为94.28%。安丘园区发芽率为89.27%，诸城园区发芽率最低。

表2 不同园区的冻害发生情况Table 2 Investigation on cold damage in commercial vineyards

2.3 园区冻害影响因素分析

2.3.1 枝条成熟度对冻害率的影响

由表3可知，存活枝条的不规则指数和髓心比与冻死枝条的差异不大，而死亡枝条的可溶性糖和淀粉含量明显小于存活枝条。除寒亭园区外，诸城和安丘冻害率与可溶性糖和淀粉含量呈反比，表明枝条成熟度越好，抗冻能力越强，冻害率越低（表4）。寒亭昇君庄园和平度大泽山不符合此规律，主要是因为寒亭园区整体进行了灌水。平度大泽山园区受地形影响，温度高，害率低。

表3 死亡和存活枝芽的成熟度指标对比Table 3 Maturity indexes of branch for damaged and living buds

表4 不同园区葡萄枝条成熟度指标Table 4 Maturity indexes of branch among vineyards

2.3.2 棚型对冻害影响

表5列出了山东地区‘阳光玫瑰’种植常用两种棚型，连栋塑料大棚冬季保温效果较差，寒亭地区连栋塑料大棚室内最低温较拱棚低1.4 ℃，极端天气冻害发生率在安丘、寒亭两地区均高于拱棚。

表5 不同棚型冻害结果统计Table 5 Occurrence of cold damage ratio for different type of shed

2.4 不同应对措施对葡萄冻害率的影响

诸城园区进行了熏烟处理，与未处理相比，总冻害率未明显降低，但主副芽均冻死概率显著降低（表6）。诸城与寒亭园区室外温度相差不大，寒亭灌水处理后，园区冻害率仅为10%，冻害率降低69%。与未处理相比，枝条喷水和枝条喷水＋提前灌水处理均显著降低了冻害发生率，分别降低66%和67%（表6）。结果表明，灌水、枝条喷水对于应对葡萄冻害效果较好，可推广使用。

表6 不同应对措施对冻害的影响Table 6 the effect of different protection methods on cold damage

3 结论与讨论

调查表明，在4个冻害类型中仅主芽受冻的比例最高。可能是主芽体积最大，饱满，侧芽体积较小[13]，因此主芽受冻的几率增大。

平度园区的冻害最低，其次是寒亭昇君庄园，诸城梅香园冻害最严重。翌年春季统计发芽情况与冻害率一致。平度大泽山未发生冻害，分析原因主要与树龄和气候有关。大泽山树龄为3年，研究表明果树抗寒性随着树龄增加而增强[14-15]。同时东西走向的大泽山阻挡了北方来的冷空气[16]，本次降温过程中，平度最低温度为-15 ℃，较其他园区高出3～5 ℃。寒亭、安丘及诸城最低气温相差不大，寒亭昇君庄园冻害较低主要是由于寒流来临前进行了灌水，棚内温度及湿度均保持较好。诸城园区冻害率高，主要原因是未采取任何措施，且当年葡萄产量较高。

在相同温度条件下，冻害与枝条成熟度密切相关。枝条规则指数和髓心比是枝条成熟程度的直观指标，枝条成熟度与抗寒性有关。本研究发现，可溶性糖、淀粉含量越高，髓心比越低，芽眼冻害发生率越低。很多研究也表明，葡萄枝条可溶性糖和淀粉含量降低，枝条的抗寒性减弱[17-22]。枝条成熟程明显受负载量的影响，本调查也发现，因安丘园区葡萄未结果，枝条的可溶糖、淀粉含量均较高，髓心比较低，冻害率明显低于诸城园区。

熏烟、灌水、枝条喷水、枝条喷水前灌水、使用拱棚等处理措施都可以降低葡萄枝条发生冻害的几率。在寒亭昇君庄园的4个处理棚的冻害率明显小于未处理棚，是因为极端天气到来前进行了灌水，增加了棚内的热容量，明显降低了芽的受冻率；诸城梅香园的熏烟处理也能够降低葡萄的冻害率，这与张久慧的结果一致[10]。当气温降低到影响葡萄植株正常生理功能的温度时开始熏烟，应使用暗火浓烟，把熏烟装置放到葡萄园的上风口，这样可以有效降低发生冻害。与熏烟处理相比，灌水效果明显更好。在昇君庄园枝条喷水处理中，发现枝条喷水能够降低葡萄的冻害率，当强降温、强低温天气来到时，对枝条进行持续喷水，水在枝干上结冰时能释放热量，提高被冰包裹的芽的温度，避免强低温造成的芽眼温度的过度降低，从而降低发生冻害的几率[23-25]。枝条喷水＋灌水的处理效果更加明显，原因是在霜冻来临前，对葡萄棚进行灌水，能增加土壤的热容量，在相对封闭的环境中，能起到减轻冻害的作用[12]。比较拱棚与连栋棚的冻害发生情况，可以得出拱棚葡萄芽的冻害发生率更低的结论。