葡萄越冬凍害研究進(jìn)展

楊 豫， 張曉煜，，3， 丁 琦， 王 靜

(1.寧夏大學(xué)，寧夏銀川 750021； 2.中國(guó)氣象局旱區(qū)特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏銀川 750002；3.寧夏氣象防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏銀川 750002； 4.南京信息工程大學(xué)，江蘇南京 210044)

我國(guó)是葡萄科(Vitaceae Juss.)植物的起源地之一，有悠久的葡萄栽培歷史[1-2]。改革開(kāi)放以后，葡萄產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展，已形成以北方為主的東北、環(huán)渤海灣、懷涿盆地、黃土高原、賀蘭山東麓、河西走廊、新疆、黃河故道、西南高原等釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)[3-4]。我國(guó)已成為世界第四大葡萄生產(chǎn)國(guó)和第五大葡萄酒消費(fèi)國(guó)[5]。

我國(guó)雖然是葡萄生產(chǎn)大國(guó)，但還不是葡萄酒生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)，自然環(huán)境是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的限制性因素之一[6]。這是因?yàn)槲覈?guó)的自然條件與其他新舊世界葡萄酒生產(chǎn)國(guó)有明顯差異[7]。受青藏高原地形的影響，我國(guó)是世界同緯度地區(qū)夏季最炎熱、冬季最寒冷的地區(qū)，這樣的氣候與國(guó)外其他葡萄產(chǎn)區(qū)的地中海和海洋性氣候有明顯的差異[4-5]，這就為以歐亞種葡萄為主的釀酒葡萄產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。以霜凍和越冬凍害為主的自然災(zāi)害對(duì)我國(guó)北方釀酒葡萄產(chǎn)生了很大的影響，尤其是越冬凍害，造成我國(guó)北方賀蘭山東麓產(chǎn)區(qū)、河西走廊產(chǎn)區(qū)、新疆產(chǎn)區(qū)釀酒葡萄產(chǎn)量長(zhǎng)期低而不穩(wěn)，葡萄植株缺苗斷行現(xiàn)象非常普遍[8-15]。越冬凍害已成為我國(guó)北方釀酒葡萄產(chǎn)業(yè)發(fā)展的障礙性因素。

越冬凍害是指作物在越冬期間，因長(zhǎng)時(shí)間處于0 ℃以下低溫環(huán)境而喪失生理活動(dòng)能力，造成植株受害或死亡的現(xiàn)象[16]。葡萄栽培品種性喜溫暖，不耐寒冷，故我國(guó)35°N以北地區(qū)采用埋土防寒，從而使葡萄樹(shù)體安全越冬。黃河中下游地區(qū)是不埋土防寒區(qū)，但由于每年寒潮到來(lái)的時(shí)間和強(qiáng)度不同，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)凍害[17]。

為深入開(kāi)展葡萄越冬凍害研究，為葡萄的越冬凍害監(jiān)測(cè)、預(yù)警、防御等提供科學(xué)依據(jù)，本文從葡萄越冬凍害成因[18-29，21-23]、抗寒性[24-25]和凍害防御技術(shù)[12-16]3個(gè)方面綜述了國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，并提出了未來(lái)研究的思路和方向，為摸清葡萄越冬凍害機(jī)制、推動(dòng)葡萄越冬凍害防御技術(shù)和保障葡萄產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展提供參考。

1 葡萄越冬凍害成因

1.1 凍害發(fā)生范圍

葡萄是木質(zhì)藤本冬眠果樹(shù)，休眠期的抗寒能力有一定局限，寒冷地區(qū)的冬季低溫環(huán)境超過(guò)抗寒力極限時(shí)，植株則發(fā)生凍害。葡萄不同部位的抗寒能力不同[26]，總體來(lái)說(shuō)枝蔓比芽眼抗寒，枝蔓可耐受-25～-20 ℃，芽眼可忍受-23～-18 ℃，枝條的抗寒性主要與成熟度相關(guān)，成熟度與前期冷馴化相關(guān)聯(lián)。芽眼比根系抗寒，根系在-4 ℃時(shí)出現(xiàn)凍害，在-7～-5 ℃ 時(shí)即死亡[27]，不同節(jié)位上的芽抗寒力有所不同，未發(fā)育完全的芽>第3芽>副芽>主芽[28]。

1.2 樹(shù)體死亡原因與氣象條件

葡萄凍害通常與負(fù)積溫、10 cm地溫負(fù)積溫、低濕日數(shù)、蒸發(fā)量、高風(fēng)速日數(shù)和凍土深度6個(gè)氣象因子相關(guān)聯(lián)。陳景順等對(duì)上述6個(gè)主要?dú)庀笠蜃油l死亡率做通徑分析，發(fā)現(xiàn)低濕度日數(shù)與枝條死亡率的相關(guān)性最高[19]。艾尼瓦爾·依沙木丁等認(rèn)為，在各氣象因子中，低濕、地溫負(fù)積溫和高風(fēng)速?gòu)?qiáng)烈地作用于枝芽使其失水，是影響枝條死亡的主導(dǎo)因子(低濕度、高風(fēng)速使枝芽加劇水分散失，低地溫抑制根系活動(dòng)而影響水分吸收)[20]。董存田等在對(duì)葡萄“凍旱”的研究中發(fā)現(xiàn)，芽原始體死亡率與時(shí)間呈顯著正相關(guān)，但最高死亡率不是出現(xiàn)在溫度最低的1月份，反而是氣溫開(kāi)始回升后的2月23日[21]。在含水量與枝條死亡率的關(guān)系研究中，枝條含水量與枝條死亡率存在著極為顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明細(xì)胞失水是導(dǎo)致枝條死亡的直接原因[22]。此結(jié)果也與柴慈江等研究者將葡萄死亡的原因歸結(jié)為葡萄受凍后綜合因素導(dǎo)致的失水結(jié)果[23]一致。

2 葡萄越冬凍害防御技術(shù)

葡萄生產(chǎn)基地多數(shù)規(guī)劃在山地丘陵區(qū)，可有效降低生產(chǎn)成本，合理開(kāi)發(fā)土地、旅游等資源；同時(shí)山地丘陵區(qū)空氣清新，日照充足，可收獲優(yōu)質(zhì)原料。但不可避免地也在一定程度上增加了葡萄遭遇冷、凍害天氣的概率。因此，在葡萄的品種選擇及其抗寒栽培管理方面就需要花費(fèi)更大的精力。

2.1 品種選擇

結(jié)合當(dāng)?shù)胤N植區(qū)的具體情況，選擇符合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)環(huán)境的適宜品種，是葡萄種植生產(chǎn)的首要關(guān)鍵任務(wù)。葡萄的抗寒性因不同品種而異[24]，山葡萄最抗寒，歐洲種最不抗寒且大多數(shù)栽培品種葡萄的抗寒能力不強(qiáng)。在極端最低氣溫低于-35 ℃的嚴(yán)寒地區(qū)，歐亞種的釀酒葡萄不能安全度過(guò)，在冬季極端最低氣溫為-35～-15 ℃的地區(qū)必須埋土防寒以保證安全越冬，在極端最低氣溫高于-15 ℃的地區(qū)，歐亞種葡萄則不需要埋土。

此外焦奎寶在田間試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，抗寒性稍弱的沙地葡萄冬葡萄的雜交砧木，由于以粗根為主，扎根深土層，在同樣溫度下反而比淺層根系的河岸葡萄雜交砧木抗寒[25]。因此冬季寒冷地區(qū)除了采用抗寒品種外，還要盡量避開(kāi)根系主要分布在表層的砧木。

2.2 嫁接

在沒(méi)有符合當(dāng)?shù)卦耘鄺l件的適宜品種的情況下，采用抗寒品種作砧木進(jìn)行嫁接也是多年來(lái)研究的重要方法。葡萄嫁接中最常用的砧木為山葡萄、貝達(dá)、河岸與山河品系[29]。山葡萄是抗寒力極強(qiáng)的葡萄品種，但是山葡萄作砧木嫁接栽培品種親和力不佳，成活率低，難于應(yīng)用于生產(chǎn)[30]；貝達(dá)雖扦插易生根，嫁接親合力強(qiáng)，但是根系抗寒力不如山葡萄，根系只能抵御-12 ℃左右的低溫，在極端天氣下出現(xiàn)凍害現(xiàn)象；河岸品系根系發(fā)達(dá)，根系抗寒力強(qiáng)于貝達(dá)且扦插易生根，可以作為山葡萄的替代砧木；山河二號(hào)根系抗寒力與山葡萄相似，可抗-14.8 ℃的低溫，有望代替山葡萄在極寒冷的產(chǎn)區(qū)應(yīng)用。楊丹城等也認(rèn)為，采用抗寒砧木(如山葡萄、貝達(dá)、北醇等)實(shí)行嫁接栽培，其越冬防寒過(guò)程可大幅度地簡(jiǎn)化[31]。

金明麗在蘋果砧木的抗寒性研究中發(fā)現(xiàn)，砧木在直接影響接穗的生理生化水平增強(qiáng)抗寒力的同時(shí)，也能通過(guò)影響樹(shù)體大小和樹(shù)勢(shì)間接影響樹(shù)體抗寒能力[32]。1965年楊丹城等用貝達(dá)(Beta)葡萄品種作砧木嫁接的栽培品種種植在黑龍江地區(qū)，越冬防寒用草量減少約3/4，埋土量減少1/2，第2年生育旺盛而豐產(chǎn)，效果極佳[31]。施獻(xiàn)舉在嫁接試驗(yàn)中證實(shí)了嫁接后的葡萄樹(shù)體抗寒性優(yōu)于嫁接前[33]。郝停停等研究認(rèn)為，用山葡萄、貝達(dá)葡萄雙重砧木的新梢生長(zhǎng)量、成活率、苗木質(zhì)量?jī)?yōu)于單純用山葡萄作砧木的[34]。

2.3 栽培管理措施

葡萄露地越冬的抗寒能力強(qiáng)弱除與品種遺傳特性相關(guān)外，還受秋季枝芽的成熟度、冷馴化、細(xì)胞原生質(zhì)體水分的狀態(tài)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累、冬季最低溫度以及低溫持續(xù)的時(shí)間、早春變溫等諸多因素的影響。防寒越冬是葡萄栽培管理工作中的一項(xiàng)重要技術(shù)措施，防寒的方法、時(shí)間和質(zhì)量不僅會(huì)直接影響來(lái)年產(chǎn)量，而且會(huì)決定植株的存亡。

2.3.1 冷馴化 歐洲種葡萄新梢芽眼一般在生長(zhǎng)期遇 -6 ℃ 以下的低溫時(shí)即受凍死亡，在抗寒鍛煉后則能忍受-18～-16 ℃的低溫[35]。葡萄1年生枝條抗寒力較弱，而老蔓因貯藏的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較多所以比新梢更加抗寒，可抗-26～-20 ℃的低溫。馴化過(guò)程可促進(jìn)新梢枝條木質(zhì)化、表皮木栓化，從而對(duì)冷環(huán)境的適應(yīng)性更強(qiáng)[36]。但幼齡(1～3年生)葡萄樹(shù)，長(zhǎng)勢(shì)旺盛但枝芽不充實(shí)，應(yīng)在早霜出現(xiàn)后提前下架[35]。葡萄落葉提前和產(chǎn)量過(guò)高都會(huì)延緩冷馴化的進(jìn)程[37]，林玉友等研究表明，在秋季冷馴化時(shí)期，枝條成熟度類似，但低產(chǎn)量霞多麗的抗寒力強(qiáng)于高產(chǎn)量的[38]。馴化時(shí)期主要根據(jù)氣候和葡萄植株的情況來(lái)確定，不宜過(guò)早或過(guò)晚。培土過(guò)早時(shí)，葡萄植株得不到充分的抗寒鍛煉，而且培土過(guò)早時(shí)土溫較高，易導(dǎo)致防寒土堆內(nèi)霉菌滋生，使葡萄枝蔓遭受病害。但培土過(guò)遲時(shí)，可能發(fā)生土壤凍結(jié)培土困難，或者葡萄植株在培土前已受凍情況。所以冷馴化時(shí)期要因地制宜，比如沈陽(yáng)地區(qū)大約在10月下旬，遼南、遼西地區(qū)在11月上、中旬[39]。

2.3.2 覆蓋材料 大量研究表明，采用葡萄樹(shù)葉、秸稈、鋸末、草簾等加塑料膜比只埋土越冬具有明顯的保溫和保濕效果，同時(shí)減少機(jī)械損傷，翌年葡萄萌芽整齊，生長(zhǎng)發(fā)育狀況良好[40-42]。高敏通過(guò)監(jiān)測(cè)越冬期間的土壤溫度發(fā)現(xiàn)，采用保溫被防寒比傳統(tǒng)覆土防寒土溫要高，且第2年的萌芽率和結(jié)果率都顯著高于埋土處理[43]。無(wú)膠棉被外加覆膜的越冬方式只能使覆蓋物下0～60 cm深度的土溫提高1.08～1.57 ℃[44]，略強(qiáng)于傳統(tǒng)覆土模式。使用聚苯乙烯泡沫顆粒保溫被覆蓋的越冬方式保溫效果最好，翌年葡萄的萌芽率可達(dá)81.2%，結(jié)果枝率可達(dá)到93.7%，聚苯乙烯泡沫具有質(zhì)量輕、易卷放等諸多優(yōu)點(diǎn)，且來(lái)源于廢棄物再利用，應(yīng)在生產(chǎn)中大面積推廣。玻璃棉保溫被的保溫效果略次于聚苯乙烯泡沫保溫被，但新梢數(shù)量和新梢生長(zhǎng)速度大于覆土處理，且成本低于覆土防寒[45]，同樣值得在生產(chǎn)中推廣。

塑料薄膜防寒依然是現(xiàn)在普遍使用的防寒方式，先將塑料薄膜[PVC(聚氯乙烯)膜、EVA(聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物)膜、PE(聚乙烯)膜等]覆于捆綁好的葡萄枝條上，薄膜四周用土埋壓，其上再覆蓋樹(shù)葉雜草等，保溫效果好且相對(duì)較為簡(jiǎn)便；也可覆土或覆蓋保溫被，保溫效果更好，而且這種土覆膜的保溫方式要優(yōu)于膜覆土[39]。張亞紅等在寧夏地區(qū)對(duì)釀酒葡萄越冬方式的研究中選用5種防寒方式作對(duì)比研究，其結(jié)果表明土覆乙烯醋酸-乙烯酯膜的保溫效果最好，翌年葡萄的品質(zhì)、產(chǎn)量均優(yōu)于其他覆蓋方式，產(chǎn)量比傳統(tǒng)埋土方式高30%[46]。現(xiàn)有的新型覆蓋方式都是在原有的基礎(chǔ)上改進(jìn)的，通過(guò)更換新型的保溫材料(如玻璃棉、彩布條[47])來(lái)代替塑料薄膜，以期達(dá)到更好的保溫效果及更低的成本。不同的覆蓋材料對(duì)葡萄越冬期間的溫度影響較大，鄧恩征等在對(duì)釀酒葡萄品種赤霞珠的研究中發(fā)現(xiàn)，在寧夏賀蘭山產(chǎn)區(qū)化纖毯加覆土覆蓋對(duì)赤霞珠葡萄的保溫防寒效果最好[48]。李鵬程等的試驗(yàn)結(jié)果表明，采用棉被、玻璃棉、彩條布等防寒材料覆蓋葡萄越冬，覆蓋物下0～60 cm深度土壤溫度較傳統(tǒng)埋土防寒提高了0.34～ 2.32 ℃[49]。在戈壁地上采用黑膠棉處理后保溫效果強(qiáng)于普通產(chǎn)區(qū)；黑膠棉、大棚棉被覆蓋后可減少葡萄越冬期間土溫≤-5 ℃低溫持續(xù)的天數(shù)[50]，保溫效果明顯，能使葡萄安全越冬。

2.3.3 埋藤機(jī) 葡萄埋藤機(jī)的研究發(fā)展以新疆為主，新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所于1985年研制出了我國(guó)第一代葡萄埋藤機(jī)——1PM-88型葡萄埋藤機(jī)[51]，此款埋藤機(jī)雖極大地減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，但畢竟是初代研究，作業(yè)效率不高，適應(yīng)性較差。2003年遼寧省北寧市農(nóng)機(jī)技術(shù)推廣站研制出結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的20PF-A型葡萄埋藤機(jī)[52]，此機(jī)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，拋土更加均勻，但此機(jī)要求作業(yè)環(huán)境為含水率為12%～25%且沒(méi)有石塊的沙質(zhì)土壤，適應(yīng)性差。2007年新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)八師研制出1MP-500型葡萄埋藤機(jī)[53]，不僅可以埋土，還可鏟除雜草和疏松土壤，相較于前2款機(jī)具，此機(jī)具作業(yè)效率高、穩(wěn)定性好，但該機(jī)具因?yàn)轶w型龐大，田間操作時(shí)需較大空間而不受種植者青睞。2014年吐魯番鄯善縣農(nóng)機(jī)局推出3PMT-62型葡萄開(kāi)溝埋藤機(jī)[54]，可開(kāi)溝與埋藤同時(shí)作業(yè)，在生產(chǎn)效率上有了極大提高，但具有同樣的適應(yīng)性差的缺點(diǎn)，因此也未能得到推廣。此外，還有北京現(xiàn)代農(nóng)裝科技股份有限公司研制的10PF-90A型葡萄藤埋藤機(jī)[55]、新科農(nóng)機(jī)有限責(zé)任公司推出的雙側(cè)葡萄埋藤機(jī)等，在此就不一一贅述。雖然國(guó)內(nèi)研制出的葡萄埋藤機(jī)械類型不斷增多，在性能方面也均有提升，但由于我國(guó)葡萄產(chǎn)區(qū)分布零散，機(jī)械化程度較低，各個(gè)地區(qū)的土壤情況、種植模式、種植規(guī)模等條件不同，使現(xiàn)有埋藤機(jī)具的推廣都受到了限制，目前仍沒(méi)有理想的機(jī)具可以完全代替人工。

3 葡萄的抗寒機(jī)制

關(guān)于葡萄抗寒性的鑒定方法、評(píng)價(jià)體系及抗寒生理的研究已有諸多成果，認(rèn)為相對(duì)電導(dǎo)率[56-61]、可溶性糖[56-61]、可溶性蛋白[56-65]、游離脯氨酸[56-65]和MDA(丙二醛)[56-67]等指標(biāo)的含量及變化規(guī)律可作為鑒定葡萄抗寒性強(qiáng)弱的依據(jù)。

3.1 水分含量變化與抗寒性

賀普超等在葡萄屬野生種抗寒性研究中指出，葡萄組織中自由水和束縛水的比例與葡萄的抗寒性密切相關(guān)[62]。細(xì)胞內(nèi)自由水的冰點(diǎn)在0 ℃左右，而束縛水的冰點(diǎn)為-25～-20 ℃。葡萄在遭受凍害時(shí)，細(xì)胞中束縛水的含量會(huì)相對(duì)升高，自由水的含量相對(duì)變低，組織中的束縛水/自由水比值高，細(xì)胞的冰點(diǎn)相應(yīng)降低，從而使葡萄株系的抗寒能力提高。束縛水相對(duì)含量高，細(xì)胞保水能力強(qiáng)，同時(shí)因?yàn)樽杂伤可?，胞?nèi)代謝活動(dòng)減弱，更有利于抗凍，這與陳佰鴻等的研究結(jié)果[63]相同。但蘇李維等認(rèn)為，11月上旬采摘的葡萄枝條中組織含水量不能作為葡萄抗寒性鑒定的有效指標(biāo)[57]。

3.2 細(xì)胞膜系統(tǒng)與抗寒性

3.2.1 質(zhì)膜透性與相對(duì)電導(dǎo)率 Lyons認(rèn)為，溫度降低時(shí)植物細(xì)胞質(zhì)膜的透性會(huì)發(fā)生變化[64]?？购圆煌闹参镔|(zhì)膜透性的變化程度不同，抗寒性差的植物遭受冷害時(shí)細(xì)胞質(zhì)膜的透性增加幅度更大?？购詮?qiáng)的植物遭受低溫傷害時(shí)細(xì)胞質(zhì)膜的透性增加幅度較小，多屬于可逆變化，易于恢復(fù)。

植物細(xì)胞在低溫環(huán)境下，質(zhì)膜會(huì)受到嚴(yán)重傷害，透性增大從而引起細(xì)胞外滲物質(zhì)增加，細(xì)胞外滲物中含有大量電解質(zhì)，所以可以通過(guò)測(cè)定外滲電解質(zhì)含量來(lái)比較葡萄抗寒性的強(qiáng)弱，且電解質(zhì)外滲率變化與細(xì)胞質(zhì)膜透性的變化是一致的。鄧令毅等研究發(fā)現(xiàn)，抗寒性弱的葡萄品種相對(duì)電導(dǎo)率變化幅度大，而抗寒性強(qiáng)的葡萄品種相對(duì)電導(dǎo)率的變化幅度小[65]。艾琳等在研究葡萄根系抗寒能力時(shí)發(fā)現(xiàn)，葡萄的根系在 -3 ℃ 的抗寒鍛煉比經(jīng)-1、-2 ℃ 抗寒鍛煉時(shí)根系電解質(zhì)外滲率有所提高，因此葡萄在低溫脅迫下的相對(duì)電導(dǎo)率的變化，是判斷葡萄抗寒性強(qiáng)弱的一個(gè)重要指標(biāo)[66]。張倩等在5個(gè)葡萄種群的低溫半致死溫度與其抗寒適應(yīng)性的關(guān)系研究中也證實(shí)此觀點(diǎn)的正確性，同時(shí)表明 -35 ℃ 已超過(guò)大多數(shù)葡萄品種的臨界溫度LT50，所以-35 ℃后繼續(xù)用低溫處理時(shí)，不同品種的葡萄枝條之間電導(dǎo)率變化無(wú)顯著差異[60]。

3.2.2 脂肪酸不飽和度 葡萄在低溫逆境下，細(xì)胞膜系統(tǒng)是植物直接接受低溫凍害的部位，質(zhì)膜的不飽和脂肪酸含量和膜脂脂肪酸的不飽和度與膜流動(dòng)性密切相關(guān)[66-67]，因此也是植物的抗寒性篩選指標(biāo)之一?？购詮?qiáng)的葡萄品種組成細(xì)胞膜的膜脂不飽和度高。正常狀態(tài)下膜脂為液晶態(tài)，當(dāng)溫度下降到一定程度時(shí)膜脂會(huì)變成晶態(tài)，膜脂的相變會(huì)導(dǎo)致原生質(zhì)體流動(dòng)緩慢甚至停止流動(dòng)，造成細(xì)胞損傷。因此在低溫馴化過(guò)程中，增加不飽和脂肪酸含量、增加磷脂在膜脂中的含量，可提高組織的抗寒性。

3.2.3 丙二醛 MDA是一種對(duì)質(zhì)膜有毒害作用的膜脂過(guò)氧化的產(chǎn)物，其含量可以反映植物組織遭受脅迫的程度。蘇李維等研究發(fā)現(xiàn)，葡萄枝條的MDA含量在人工低溫處理的初期呈緩慢下降趨勢(shì)，且含量隨著溫度的降低而逐漸升高，說(shuō)明在進(jìn)行抗寒鍛煉的初期，葡萄在其生理上有一個(gè)適應(yīng)的過(guò)程[57]。王依等在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，抗寒性強(qiáng)的品種MDA含量低[68]。曹建東等研究發(fā)現(xiàn)，隨處理溫度的降低，葡萄枝條中MDA含量高且增加幅度大的品種，其抗寒性弱；含量低且增加幅度小的品種，則抗寒性強(qiáng)[56]。

3.3 滲透調(diào)節(jié)機(jī)制與抗寒性

3.3.1 可溶性糖含量 可溶性糖含量及變化規(guī)律在葡萄抗寒性研究中尤為重要。糖可以提高細(xì)胞的保水能力、降低細(xì)胞冰點(diǎn)溫度和誘導(dǎo)抗寒基因的表達(dá)，在植物抗寒生理中可保護(hù)細(xì)胞膜、原生質(zhì)體和細(xì)胞器的形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能，提高植物的抗寒性[69]。王麗雪等研究發(fā)現(xiàn)，葡萄在低溫馴化中，通過(guò)提高葡萄細(xì)胞內(nèi)可溶性糖的含量，可以提高葡萄品種的抗寒性[70]。此結(jié)果得到廣泛的認(rèn)同。艾琳等通過(guò)對(duì)葡萄根系抗寒性研究認(rèn)為，低溫鍛煉使可溶性糖含量增加，從而使根系的抗寒力加強(qiáng)[66]。此外，梁艷榮等在研究中指出，抗寒性強(qiáng)的品種在低溫脅迫下淀粉積累早且數(shù)量多，顆粒緊實(shí)致密；抗寒性弱的品種則淀粉積累晚，顆粒疏松而且數(shù)量少?？扇苄蕴沁€可以通過(guò)誘導(dǎo)蛋白質(zhì)和脂肪的合成，促進(jìn)脫落酸(ABA)的積累來(lái)間接提高抗寒性[71]。

3.3.2 可溶性蛋白含量 可溶性蛋白質(zhì)在植物抗逆生理中的作用類似于可溶性糖：提高細(xì)胞內(nèi)束縛水的含量，同時(shí)調(diào)節(jié)抗寒基因表達(dá)，從而提高植物的抗寒性，低溫脅迫可刺激葡萄體內(nèi)的可溶性蛋白質(zhì)含量增加。王麗雪等研究認(rèn)為，可溶性蛋白質(zhì)含量變化與葡萄抗寒性密切相關(guān)。抗寒性弱的品種可溶性蛋白質(zhì)形成晚、含量低、降解快、降解幅度大，抗寒性強(qiáng)的品種反之[72]。

由于游離氨基酸和可溶性蛋白質(zhì)一樣都具有很強(qiáng)的親和性，能增強(qiáng)原生質(zhì)體的保水能力和持水能力，并能增加細(xì)胞的溶液濃度[73]。因此，在葡萄抗寒性研究中，游離氨基酸的含量變化被人們廣泛重視。顧靜文在逆境與游離脯氨酸積累的研究中指出，低溫鍛煉可提高游離脯氨酸的含量[74]。因?yàn)樵诘蜏貤l件下脯氨酸合成加強(qiáng)，氧化作用受到抑制，而且低溫逆境使蛋白質(zhì)的合成減弱，這也就抑制了脯氨酸摻入蛋白質(zhì)合成的過(guò)程。

3.4 保護(hù)酶系統(tǒng)對(duì)寒害的響應(yīng)

酶在葡萄物質(zhì)和能量代謝過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。當(dāng)植物遭遇低溫脅迫時(shí)，植物體會(huì)積累過(guò)多的活性氧，活性氧平衡就被打破，活性氧積累導(dǎo)致膜脂過(guò)氧化，同時(shí)還產(chǎn)生較多的膜脂過(guò)氧化物，從而使膜結(jié)構(gòu)破壞[75]。此時(shí)植物可通過(guò)體內(nèi)的酶促防御系統(tǒng)[超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽還原酶(GSH-R)、抗壞血酸過(guò)氧化物酶(ASA-POD)等]和非酶促防御系統(tǒng)[還原型谷胱甘肽(GSH)、維生素E、維生素C等]來(lái)消除過(guò)多的活性氧和膜脂過(guò)氧化物，維持細(xì)胞膜的正常結(jié)構(gòu)和功能[76-77]。在葡萄抗寒性相關(guān)酶的研究中，低溫鍛煉下抗寒性強(qiáng)的葡萄品種中POD、淀粉酶和蔗糖酶活性的增加幅度較大，并且韌皮部中酶活性比木質(zhì)部中的更高[78]。因此保護(hù)酶系統(tǒng)成分在植物體內(nèi)的濃度和活性高低與葡萄抗寒性強(qiáng)弱有密切的關(guān)系，通過(guò)測(cè)定低溫逆境下保護(hù)酶含量來(lái)鑒定葡萄抗寒性大小成為比較有效的方法。

3.5 激素與抗寒性的研究

植物對(duì)低溫逆境的適應(yīng)受遺傳特性和植物激素2種因素的制約，低溫逆境能夠促使植物體內(nèi)激素的含量和活性發(fā)生變化，并通過(guò)這些變化來(lái)影響生理過(guò)程。激素是抗寒基因表達(dá)的啟動(dòng)因子，在抗寒基因表達(dá)過(guò)程中，激素起著調(diào)控作用。在低溫逆境下，植物增加的內(nèi)源脫落酸含量與其抗寒性能力成正比[79]。羅正榮研究認(rèn)為，ABA與赤霉素(GA)的比值與抗寒性顯著相關(guān)，在抗寒鍛煉期間，隨著ABA/GA值升高，抗寒性逐漸增加[80]。簡(jiǎn)令成在對(duì)柑橘抗寒性研究中表明，ABA/GA值提高只是抗寒基因表達(dá)的一個(gè)啟動(dòng)因子，低溫逆境條件改變了柑橘體內(nèi)源激素的平衡狀態(tài)，從而導(dǎo)致代謝途徑發(fā)生變化，這些變化是基因活化表達(dá)的結(jié)果[81]。

4 展望

目前，葡萄越冬凍害成因分析停留在經(jīng)驗(yàn)判斷階段，缺乏葡萄生理、生化方面的證據(jù)支持。防御技術(shù)以經(jīng)驗(yàn)居多，定量化、規(guī)范化不足，缺乏系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究支撐；防御手段涉及面廣，針對(duì)性不夠。抗寒性方面也有一些研究，主要包括葡萄枝條與根系抗寒性、根系的致死溫度和生理生化指標(biāo)的變化方面，專門針對(duì)大面積栽培的歐亞種釀酒葡萄凍害的研究嚴(yán)重不足，缺乏系統(tǒng)研究。另外，葡萄的抗寒性是一個(gè)非常復(fù)雜的生理生化過(guò)程，除受遺傳因素的決定外還受自身的生長(zhǎng)勢(shì)、感病程度、枝條成熟度等影響。越冬凍害形成的物理、化學(xué)、生理機(jī)制并不完全清楚。因此，亟待開(kāi)展深入研究，揭示釀酒葡萄越冬凍害形成機(jī)制，建立越冬凍害氣象指標(biāo)體系。通過(guò)釀酒葡萄越冬凍害發(fā)生機(jī)制研究，為釀酒葡萄越冬凍害預(yù)測(cè)、損失評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、防御等提供科學(xué)依據(jù)。