12個葡萄品種葉片耐霜凍能力評價

孫魯龍，杜遠鵬，翟衡*

（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院/作物生物學(xué)國家重點實驗室，山東泰安 271018）

12個葡萄品種葉片耐霜凍能力評價

孫魯龍，杜遠鵬，翟衡*

（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院/作物生物學(xué)國家重點實驗室，山東泰安 271018）

為了評價和比較不同葡萄品種葉片的耐霜凍能力，為引種、品種布局提供依據(jù)，本試驗對12個葡萄品種萌芽期的嫩葉進行了人工霜凍處理，建立嫩葉的低溫傷害度與溫度關(guān)系的Logistics模型，獲得反映葉片耐霜凍能力的三個參數(shù)LT10、LT50和LT90，并用于不同品種耐寒能力的比較。試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)：葡萄的霜凍敏感范圍為-2.3～-5.1 ℃；在參試品種中，最耐霜凍的品種是SO4，其LT10、LT50和LT90分別為-3.8 ℃、-4.29 ℃和-5.1 ℃；最不耐霜凍的是巨峰，其LT10、LT50和LT90分別為-2.3 ℃、-2.51 ℃和-2.89 ℃。

葡萄；葉片；霜凍；評價

低溫是限制葡萄正常生長和品種區(qū)域分布的重要環(huán)境因子[1-4]。雖然全球氣候變暖導(dǎo)致適合葡萄種植的區(qū)域不斷擴大[5-8]，但是有研究表明，春霜凍發(fā)生的時間有所提前，對作物栽培的危害風(fēng)險也有所提高[9]，這種現(xiàn)象在東北、西北地區(qū)表現(xiàn)最為明顯。葡萄與葡萄酒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展促使葡萄種植面積不斷擴大，也促進了對經(jīng)典品種和新品種的引進[10]。在引種時，有必要對品種的耐霜凍能力進行評價和比較，以科學(xué)地設(shè)定品種布局和制定種植計劃。

在以前的研究中，對葡萄進行的抗寒性鑒定主要是針對根系[11]、枝條[12]和芽[13-14]，研究時期主要是休眠期。對生長季葉片的低溫耐受性研究相對缺乏。最新的一些研究開始關(guān)注生長季凍害對植物生長的影響，但葡萄方面的研究依然較少[15]。

1 材料與方法

本試驗于2016年5月4～11日，在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院試驗站葡萄園進行。此時園區(qū)所有的品種都已經(jīng)處于萌芽狀態(tài)。

1.1 樣品的采集

2016年5月4～11日期間，采集幼嫩的葡萄葉片用于霜凍處理。采樣時，將新梢梢尖下第一片展開葉連同葉柄采下。為了防止嫩葉失水干燥，采樣時間都為早上8：00～9：00之間，樣品采下后放在新的自封袋中，標記品種及采樣時間，置于冰盒中保鮮，于半小時之內(nèi)帶回實驗室，然后放在4 ℃冰箱內(nèi)暫時保存，所有采集的樣品在2 d之內(nèi)用于試驗。試驗用到的品種有美樂、赤霞珠、夏黑、雷司令、巨峰、威代爾、140-Ru、霞多麗、小芒森、SO4、華葡一號、玫瑰香，共12個品種。

1.2 霜凍處理

葉片的霜凍處理在高低溫濕熱測試箱（蘇州智河環(huán)境試驗設(shè)備有限公司）內(nèi)進行。每20片嫩葉作為單次霜凍處理的一個重復(fù)，將20片嫩葉在鋁箔紙上均勻擺放互不重疊，并用鋁箔紙進行包裹，防止低溫處理過程中失水。設(shè)定0 ℃、-1 ℃、-2 ℃、-3 ℃、-4 ℃、-5 ℃、-6 ℃為7個目標低溫，設(shè)定降溫程序為：20 min內(nèi)測試箱內(nèi)的氣溫從室溫降到5 ℃，6 h內(nèi)氣溫從5 ℃降到目標低溫并在目標低溫下維持2 h，之后在1 h內(nèi)氣溫從目標溫度恢復(fù)到5 ℃，霜凍處理結(jié)束。每個品種在每個目標溫度下重復(fù)3次。

1.3 霜凍傷害的判定

霜凍處理結(jié)束后，打開鋁箔紙，依次檢驗每個葉片的受凍情況。受凍的嫩葉表現(xiàn)為整個葉片萎蔫、變褐，并由于細胞膜破裂而出現(xiàn)滲漏的組織液。

1.4 數(shù)據(jù)分析

統(tǒng)計每次試驗中20片嫩葉的凍害比例，凍害比例/%=受凍葉片的數(shù)目/20。用Origin 9.0做出凍害比例和溫度之間的散點圖，并采用Logistic為模型進行曲線擬合，獲得擬合曲線的方程后，計算凍害比例為10%、50%和90%時的溫度LT10、LT50和LT90。采用SPSS 21.0對品種的抗早霜能力進行聚類分析。采用隸屬函數(shù)法[16]計算不同品種LT10、LT50和LT90的隸屬函數(shù)值并求出平均隸屬函數(shù)值，用于比較不同品種的耐霜凍能力。

2 結(jié)果與分析

2.1 葡萄嫩葉對低溫的敏感性

圖1、圖2顯示了不同低溫下，葡萄嫩葉的凍害嚴重程度與低溫的關(guān)系。從圖中可以看出，隨著試驗溫度的降低，葡萄嫩葉的凍害比例越來越大。Logistics模型可以很好得擬合凍害比例與低溫之間的關(guān)系。

圖1 釀酒葡萄品種嫩葉的晚霜敏感性

根據(jù)Logistics模型可以計算出每個品種嫩葉傷害比例分別為10%、50%和90%時的溫度參數(shù)LT10、LT50和LT90。LT（LT10、LT50和LT90）越低，說明該品種的嫩葉對低溫忍受能力越高。據(jù)表1顯示，對于同一個品種，其LT10、LT50和LT90依次降低；而不同的品種具有不同的LT。在所調(diào)查的12個品種中，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 ℃之間，所調(diào)查的葡萄品種嫩葉都會發(fā)生不同程度的傷害。

2.2 不同葡萄品種嫩葉耐晚霜能力的聚類分析

根據(jù)不同葡萄品種嫩葉的LT10、LT50和LT90對12個葡萄品種進行K-均值聚類，設(shè)定聚類數(shù)目為3，得到葡萄嫩葉耐晚霜能力的相對分類（表2，表3）。第一類有2個品種SO4、小芒森，占品種總數(shù)的16.7%，該類的LT10、LT50和LT90聚類中心分別為-3.704 ℃、-4.341 ℃、-5.067 ℃，是三類中最耐霜凍的一類；第二類有巨峰和霞多麗2個品種，占品種總數(shù)的16.7%，該類的LT10、LT50和LT90聚類中心分別為-2.504 ℃、-2.72 ℃、-3.065 ℃，是三類中耐霜凍能力最差的一類；其他8個品種屬于第三類，占所調(diào)查品種總數(shù)的66.7%，該類的LT10、LT50和LT90聚類中心分別為-3.404 ℃、-3.644 ℃、-3.905 ℃。

圖2 鮮食葡萄及砧木品種嫩葉的晚霜敏感性

表1 12個葡萄品種的晚霜敏感性 （℃）

表2 葡萄嫩葉耐晚霜能力的K-均值聚類結(jié)果

表3 葡萄葉片耐晚霜能力K-均值聚類最終聚類中心 （℃）

2.3 不同葡萄品種嫩葉耐晚霜能力的隸屬函數(shù)分析

隸屬函數(shù)可以綜合多種指標的貢獻率，從而比較全面地對樣品特性進行評價。根據(jù)12個樣品的LT10、LT50和LT90分別計算各參數(shù)的隸屬函數(shù)值，并以三個參數(shù)的隸屬函數(shù)值的平均值作為反映品種耐霜凍能力的綜合參數(shù)，對平均隸屬函數(shù)值進行排序，獲得參試品種耐霜凍能力的相對排序，結(jié)果如表4所示。從表4可以看出，對晚霜忍耐能力最強的是SO4，最弱的是巨峰，其他品種的霜凍敏感性介于二者之間。

3 討論

晚霜是影響葡萄生產(chǎn)的重要氣象災(zāi)害。與冬季凍害相比，晚霜發(fā)生的頻率和強度都遠遠小于冬季凍害，但是由于晚霜發(fā)生時葡萄處于營養(yǎng)生長階段，因此，晚霜發(fā)生后會造成大面積葡萄新梢的死亡，對葡萄當年產(chǎn)量和品質(zhì)造成巨大的影響。晚霜凍還會影響植物的地域分布[17]，因此在進行引種和制定品種布局時有必要對葡萄品種的耐霜凍能力進行科學(xué)的評價，為合理的引種和品種布局提供參考。

目前對葡萄進行的抗寒性評價，大多是在休眠季對根系、枝條或者冬芽進行，對葉片，特別是春季新生的葉片嚴重缺乏。本試驗采用春季生長季大田取樣，結(jié)合實驗室模擬霜凍的方式，對12個葡萄品種的嫩葉進行了耐霜凍能力的鑒定和比較。

表4 葡萄葉片耐晚霜能力的隸屬函數(shù)分析

半致死溫度（LT50）是最常用的低溫鑒定指標，反映植物材料半數(shù)凍死時的溫度[14]。本研究另引入了10%致死溫度LT10和90%致死溫度LT90以綜合反映葡萄葉片對霜凍低溫的敏感性和忍耐力。從研究結(jié)果看，春季葡萄嫩葉對低溫比較敏感，在-2.3～-5.1 ℃范圍內(nèi)，葡萄的嫩葉會發(fā)生不同程度的霜凍傷害。對于不同地區(qū)而言，春季霜凍低溫有可能達到甚至低于該溫度范圍，也有可能達不到或高于該溫度，因此在進行品種配置時應(yīng)根據(jù)品種的耐低溫能力和當?shù)氐臏囟葪l件合理選擇。

葡萄嫩葉的耐霜凍能力可以分為3類（表3），在所調(diào)查的12個品種中，比較耐霜凍的品種和不耐霜凍的品種比例都比較小，而大部分品種都屬于中間類型，其LT10、LT50和LT90分別為-3.404 ℃、-3.644 ℃、-3.905 ℃。由此可以推斷，葡萄的耐霜凍溫度范圍在-3.4～-3.9 ℃之間，其低溫適應(yīng)范圍比較窄。

在對葡萄品種進行耐霜凍能力分析時，不但要了解各品種耐低溫能力的絕對值，還應(yīng)了解不同品種耐霜凍能力的相對差異，以便在品種布局時根據(jù)抗寒性的差異提供替代性品種。隸屬函數(shù)法可以綜合各種參數(shù)，提供各品種耐霜凍能力的相對排序。從結(jié)果看，大部分的經(jīng)典釀酒品種如美樂、赤霞珠、雷司令、霞多麗的耐霜凍能力排序普遍靠后，即其耐霜凍能力相對較差。近年來，國內(nèi)葡萄酒熱潮的高漲帶動了釀酒葡萄產(chǎn)業(yè)的興盛，大量經(jīng)典釀酒品種被引入種植，本研究表明，這些經(jīng)典的釀酒品種耐晚霜能力普遍較差，在春季霜凍溫度較低的地區(qū)要慎重引種。

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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

國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)專項資金項目（CARS-30）；長江學(xué)者和創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃項目（IRT15R42）

孫魯龍（1987-），在讀博士，主要從事葡萄抗寒生理研究。E-mail: lulongsun@126.com

*通訊作者：翟衡，E-mail: zhaih@sdau.edu.cn