136份葡萄種質(zhì)資源在北京地區(qū)自然越冬情況調(diào)查

逯愷凡，方梓莊，盧江，朱磊，張雅麗*

（1. 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083；2. 上海交通大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物學(xué)院，上海 200240；3. 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江大慶 163319）

我國北方大部分地區(qū)的葡萄都需要埋土越冬，否則會由于芽受凍而減產(chǎn)，凍害嚴(yán)重的年份可能導(dǎo)致植株死亡。但是，近年來雇工費用大幅增加，葡萄埋土和出土成為我國北方地區(qū)葡萄園管理的額外負擔(dān)，因此品質(zhì)優(yōu)良且越冬能力強的葡萄品種將成為北方地區(qū)露地栽培的最佳選擇，也是我國葡萄產(chǎn)業(yè)抗性育種的重要目標(biāo)。

葡萄埋土越冬的目的一是防止冬季低溫凍害，二是防止枝條風(fēng)干抽條[1]。在一些冬季絕對氣溫并不低的地區(qū)，如北京及其周邊，影響葡萄露地越冬的主導(dǎo)因子可能是葡萄枝條因失水而發(fā)生的抽條[2]，所以僅僅通過將葡萄枝條低溫處理檢測生理指標(biāo)來評價其抗寒能力不能全面地反應(yīng)某個葡萄品種的自然越冬能力，而應(yīng)該進行更多的田間調(diào)查獲得實際數(shù)據(jù)來進行評估。

張國軍等[1]對北京地區(qū)63個葡萄品種（系）的露地越冬表現(xiàn)進行了調(diào)查，以基部發(fā)生萌蘗多少或萌芽早晚及生長情況作為根系抗寒性評價指標(biāo)，以主干或主蔓開裂及一年生枝條發(fā)芽作為抗抽條能力的評價指標(biāo)，分別評價了它們的抗寒性和抗抽條能力，得到了幾個越冬性良好的葡萄品種。劉軍等[3]通過調(diào)查測定葡萄植株的枝條含水量、芽眼存活率、萌芽率、植株平均隱芽枝數(shù)量等指標(biāo)，分析了一些葡萄品種在北京地區(qū)露地越冬的安全性。張光弟[4]對賀蘭山東麓自然越冬后的葡萄植株存活率、節(jié)位芽眼萌發(fā)、節(jié)位著穗狀況進行了調(diào)查，選出3個植株存活百分率在50%以上的品種。本調(diào)查吸取了前人的調(diào)查方法和各種指標(biāo)并稍加改進和分析，主要采用了一年生結(jié)果母枝和冬芽的橫截面顏色、水分含量、萌芽率、新梢平均果穗數(shù)作為研究葡萄植株越冬性的關(guān)鍵指標(biāo)，通過調(diào)查具有美洲血緣的葡萄資源生長情況，與東亞種群、歐亞種群葡萄進行越冬能力的比較和分析，并構(gòu)建了判別函數(shù)模型進行分析檢驗，得到在北京地區(qū)冬季無需埋土的葡萄種質(zhì)資源。另外，前人對歐亞種葡萄和東亞種山葡萄的越冬性研究較多，而對具有良好育種潛力的美洲血緣的種質(zhì)資源研究不多。本資源圃于2006年引進了80多種具有美洲血緣的葡萄資源和品種，前期對其中部分品種進行了生長及適應(yīng)性的觀察[5]。本試驗將對全部引進品種在北京地區(qū)冬季無埋土越冬的情況進行全面調(diào)查，獲得的結(jié)果將為我國北方地區(qū)葡萄園種植管理以及葡萄育種提供數(shù)據(jù)支持，具有較高的參考價值。

1 材料與方法

1.1 材料

中國農(nóng)業(yè)大學(xué)上莊葡萄種質(zhì)資源圃位于北京市海淀區(qū)上莊鎮(zhèn)辛力屯村東，共占地1.13 hm2，共栽種各類葡萄6000余株，樹齡為7～10年。2007年引進了具有美洲血緣的葡萄種質(zhì)資源，為本試驗重點調(diào)查對象。

2016—2017冬季未對葡萄植株埋土。2017年3月底，葡萄園澆水后第2天，對136份葡萄種質(zhì)資源進行了為期4～5周的調(diào)查分析及數(shù)據(jù)復(fù)查工作，完成了枝條和芽橫截面凍害指標(biāo)分級、枝條水分測定以及萌芽率的調(diào)查；7月底完成了新梢平均果穗數(shù)調(diào)查。

1.2 2016—2017年北京冬季氣溫與大風(fēng)天氣情況

北京市地處中緯地帶，氣候為典型的北溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，冬季寒冷干燥。2016年11月、12月和2017年1月、2月的平均氣溫為3 ℃，在1月達到最低氣溫-11 ℃，當(dāng)月的平均氣溫為-2 ℃。各項氣溫數(shù)據(jù)總體上接近北京往年冬季（表1）。

表1 2016—2017年冬季北京地區(qū)溫度Table 1 2016—2017 winter temperature in Beijing

北京地區(qū)冬春變溫時常伴隨有大風(fēng)，越冬葡萄極易發(fā)生抽條現(xiàn)象。抽條多發(fā)生在冬末春初時節(jié)，在3—4月間尤為嚴(yán)重[2]。2016年大風(fēng)和沙塵日數(shù)偏少，大風(fēng)日數(shù)為2 d，比常年（12.6 d）明顯偏少；沙塵日數(shù)為5 d，比常年（10.1 d）偏少。

1.3 調(diào)查方法

1.3.1 制定越冬性分級指標(biāo)

參考《葡萄種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》抗寒性鑒定中的田間自然鑒定法[6]，根據(jù)實際情況，將一年生結(jié)果母枝和冬芽的橫截面顏色、水分含量、越冬芽眼萌芽率、新梢平均果穗數(shù)作為葡萄植株越冬性指標(biāo)，得到不同葡萄資源在北京露地越冬能力。

1.3.2 一年生結(jié)果母枝橫截面顏色分級截取葡萄植株長勢一致的一年生結(jié)果母枝，密封，帶回實驗室。在枝條基部第1～2節(jié)間處橫剖，拍照觀察。用Adobe Photoshop CS6軟件測定照片中橫截面韌皮部的RGB值，根據(jù)RGB值制定一年生結(jié)果母枝橫截面顏色等級（表2）。橫切面綠色越淺，其編號越小，則其受凍害越嚴(yán)重。其中，枝條橫截面顏色等級評定至少比對3株葡萄的10個以上枝條。

表2 一年生結(jié)果母枝橫截面顏色Table 2 The cross-sectional color of annual bearing branches

1.3.3 冬芽橫截面顏色分級

取樣方法同1.3.2。對一年生結(jié)果母枝基部第1～2節(jié)處的冬芽橫剖，拍照觀察。用Adobe Photoshop CS6軟件測定橫截面芽軸處的RGB值，根據(jù)RGB值制定冬芽橫截面顏色等級（表3）。其中，冬芽橫截面顏色等級評定比對至少3株葡萄的10個以上冬芽。

表3 冬芽橫截面顏色Table 3 The cross-sectional color of winter buds

1.3.4 水分含量

截取生長勢一致的一年生結(jié)果母枝，在枝條基部第1～2節(jié)間處橫剖，使用精確度為0.5%的希瑪木材水分含量儀（東莞萬創(chuàng)電子制品有限公司生產(chǎn)）測定水分含量。取至少3株葡萄的5個以上枝條作為生物學(xué)重復(fù)，取平均值。

1.3.5 萌芽率

選取各葡萄資源3株樹以上的一年生結(jié)果母枝，至少統(tǒng)計100個越冬芽眼。

萌芽率/%=（一年生結(jié)果母枝活芽數(shù)/一年生結(jié)果母枝總芽數(shù)）×100

1.3.6 新梢平均果穗數(shù)

統(tǒng)計至少3株葡萄的10條新梢上的果穗數(shù)，取平均值。

1.3.7 典型判別分析法對資源越冬性的分析和檢驗

典型判別分析法是在分類確定的條件下，根據(jù)某一研究對象的各種特征值判別其類型歸屬問題的一種統(tǒng)計分析方法。我們將16份紫葛葡萄、山葡萄及雜種、24份歐洲種葡萄資源作為訓(xùn)練樣本集。紫葛葡萄、山葡萄及雜種定義為典型判別分析中的可以不埋土越冬組，歐洲種葡萄品種為不可越冬組。每一個樣本點由5個指標(biāo)組成：水分含量（%）、萌芽率（%）、枝條顏色等級、芽顏色等級、新梢平均果穗數(shù)，分別記為x1、x2、x3、x4、x5，則xi為樣本觀測值，每一個觀測值由x1、x2、x3、x4、x5這5個向量元素組成。待求的典型判別函數(shù)可以表示為：Z(x)=β0+β1x1+β2x2+β3x3+β4x4+β5x5，其中β1、β2、β3、β4、β5是判別函數(shù)系數(shù)。經(jīng)過SPSS軟件運行得出結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種群間葡萄越冬性分析與比較

從總體上看（表4），隸屬東亞葡萄種群的山葡萄及其雜交種越冬性極強，萌芽正常，萌芽率在83%左右；而歐亞種群的歐洲種越冬性最差，在調(diào)查的25份種質(zhì)資源中僅有2份有新梢萌發(fā)；歐美雜交品種、美洲砧木、美洲野生資源的越冬性總體在山葡萄和歐洲種葡萄之間，其中不乏越冬性極強的種質(zhì)資源，包括9份歐美雜交品種和7份美洲砧木。

表4 不同種群及其雜交種葡萄越冬性分析比較Table 4 Analysis and comparison of different populations and their hybrid grapes during winter

2.2 山葡萄及雜交種、紫葛葡萄資源越冬情況

文獻報道山葡萄抗寒性極強[7]，本試驗也發(fā)現(xiàn)山葡萄完全可以在北京地區(qū)自然越冬，基本未受明顯傷害。受調(diào)查的山葡萄品種及山歐雜種的枝條水分含量在28.0%～41.7%，說明其受大風(fēng)天氣影響較小。同時，其萌芽率普遍達到80%以上，枝條與芽的顏色等級均在3～4間（表3），新梢平均結(jié)果在1.5穗以上，說明這些資源能夠在北京地區(qū)不埋土越冬（表5）。有些山美雜交種雖然越冬情況良好，但結(jié)果較少甚至不結(jié)果，這可能是品種本身原因，而不是凍害和抽條造成的。紫葛葡萄（Vitis coignetiae）‘Pulliat’是原產(chǎn)自日本和韓國的野生葡萄，民間多用于釀酒和制汁，具有良好的抗病和抗旱能力[8]。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，‘Pulliat’萌芽率雖然比山葡萄略低，但枝條水分含量和結(jié)果能力都較好，在北京地區(qū)可以適應(yīng)自然越冬。

2.3 歐洲種葡萄資源越冬情況

總體上，歐洲種葡萄越冬性差，受凍害和抽條情況嚴(yán)重。大部分的葡萄種質(zhì)資源損傷嚴(yán)重，枝條水分含量在10%以下，橫截面綠色較淺，多為卡其色或米色，冬芽干癟而脆弱不能形成有效的剖切面。有一些品種受害非常嚴(yán)重，如‘霞多麗’‘維多利亞/貝達’主干開裂死亡，在發(fā)芽期沒有萌發(fā)形成新梢。但有極少數(shù)的歐洲種越冬性較強，受害情況較輕，例如‘奧迪亞’和‘白羅莎里奧’，其芽的顏色等級均為4，萌芽率也在50%左右，結(jié)果達到1.7～1.8穗/枝，說明這些品種在一定程度上能夠抵御北京冬季低溫和大風(fēng)；另外，‘紅地球’‘愛神玫瑰’‘紅寶石無核’有10%左右的萌芽率，且能結(jié)果（表6）。

表5 紫葛葡萄、山葡萄品種及雜交種越冬情況Table 5 Overwintering of Vitis coignetiae, Vitis amurensis Rupr species and their interspecific hybrids

2.4 歐美雜交品種越冬情況

調(diào)查結(jié)果表示，不同歐美雜交品種的越冬能力存在明顯的差異（表7）。一部分葡萄資源越冬性較弱，過冬后的表觀性狀和歐洲種葡萄相似；一部分越冬性較強，與山葡萄較相似；大部分種質(zhì)資源表觀性狀在歐洲種和山葡萄之間。

‘霞光’‘蜜汁/貝達’‘Frodonia’‘Cynthiana’‘Brilliant’‘Chautauqua’‘Swenson White’‘Diamond’8份種質(zhì)資源，萌芽率在70%及以上，枝條水分含量普遍較高，在30%～60%；枝條和芽顏色等級在3～5，可以生長果實，‘Swenson White’的新梢平均果穗數(shù)高達2.7。這些歐美雜交品種的越冬性較強，未受嚴(yán)重損害，能夠正常發(fā)芽，可以產(chǎn)生果實，在北京地區(qū)可以露地過冬，無需埋土?！甒orden’‘希姆勞德’‘Valiant’‘Enoa’，萌芽率在40%～70%，枝條水分含量多在20%～30%，‘Enoa’的水分含量高達40.2%，枝條和芽顏色等級較高，特別是‘Valiant’的芽顏色等級達到了4.5。這些種質(zhì)資源受到了冬季的影響，在北京地區(qū)自然過冬會影響葡萄植株的生長與產(chǎn)果，需要一定的越冬措施。萌芽率在0～40%的歐美雜交種最多，有38個。這些種質(zhì)資源枝條和芽顏色等級在1～3，但是也存在例外，如‘Marechal Foch’枝條和芽顏色等級均達到4。它們的枝條水分含量差異較大，無明顯規(guī)律，大部分種質(zhì)資源可以結(jié)果但是新梢平均果穗數(shù)較低。這些種質(zhì)資源越冬性較差，在北京地區(qū)冬季如不做任何防護措施會傷害葡萄組織結(jié)構(gòu)并影響其發(fā)芽、結(jié)果等生理活動。‘巨峰/5BB’‘京亞/5BB’等18份種質(zhì)資源完全沒有發(fā)芽現(xiàn)象，自然越冬后植株受損嚴(yán)重，枝條水分含量多低于20%，冬芽受凍害死亡，植株根系和主干受傷害嚴(yán)重，一些植株主干開裂，與歐洲種葡萄受害情況類似。

2.5 美洲砧木和野生資源越冬情況

美洲砧木和野生葡萄種質(zhì)資源的越冬性也存在明顯差異（表8）。美洲砧木‘河岸6號’‘5C’‘貝達’‘河岸7 號’‘河岸5 號’‘588214 Gloirede’‘DVIT2001 hybrid teleki 8B’，越冬性強，萌芽率在70%以上，枝條水分含量在35%～50%，枝條和芽的顏色等級較高，是優(yōu)秀的抗寒砧木品種。美洲砧木‘SO4-California’‘河岸9號’‘河岸10號’‘101-14 MGt’‘Paulsen 1447’，以及美洲野生資源‘DVIT 1249 acerifolia’‘DVIT 1847 monticola’，具有較好的越冬能力，萌芽率在40%～70%，枝條水分含量在30%～42%，可以針對其他抗性品質(zhì)及輔助生產(chǎn)性狀加以利用。美洲砧木‘1103P’‘河岸3號’‘河岸8號’‘Salt Greek’‘河岸2號’，以及美洲野生資源‘DVIT2437 cinerea Barrett49’‘DVIT1716 tiliifolia Olmo(U69-1)’‘588442 acerifolia’‘588054 lowa 7 riparia’，越冬性較弱，萌芽率低于40%。美洲砧木‘Munsons Extra’‘和諧’等9種，以及美洲野生資源有‘DVIT1719 shuttleworthii olmo’‘DVIT1604 rupestris Wichita Refuge’，完全沒有萌芽，枝條水分含量多在20%以下，枝條顏色等級低，植株根系和主干受害嚴(yán)重，其抗寒能力極弱，在北京地區(qū)自然過冬后植株受損嚴(yán)重。

表6 歐洲種葡萄越冬情況Table 6 Overwintering of Vitis vinifera species

2.6 典型判別分析評估歐美雜交品種、美洲砧木和野生資源的越冬性

采用典型判別分析法對歐美雜交品種、美洲砧木和野生資源的越冬性進行分析和檢驗，計算結(jié)果如表9。經(jīng)SPSS分析和檢驗，可知Wilks' lambda值為0.066，遠小于1，表明組間有差異[9]；卡方統(tǒng)計量為96.290，大于自由度為5的卡方表中5%臨界值11.070，顯著性水平＜0.001，故Z(x)=-0.374x1+1.178x2+0.148x3-0.818x4-0.531x5典型判別函數(shù)在5%水平下是顯著的，表明該判別分析有意義。其相關(guān)系數(shù)R=0.966，判定系數(shù)R2為0.933＞0.9，表明模型對葡萄品種是否可以不埋土過冬的判別有很強的解釋能力。

將上文提到的歐美雜交品種、美洲砧木和野生資源的5個指標(biāo)代入判別函數(shù)中，計算結(jié)果如表10。經(jīng)過判別分析得到越冬性強的歐美雜交品種、美洲砧木和野生資源。紫葛葡萄、山葡萄及雜交種的判別值均在60～90，歐洲種葡萄判別值絕大多數(shù)在0以下，我們認為判別值＞60的品種可以在北京地區(qū)不埋土過冬，這樣的歐美雜交品種有：‘蜜汁/貝達’‘Cynthiana’‘Minnesota#78’‘Swenson White’‘霞光’‘Diamond’‘Brilliant’‘Chautauqua’‘Frodonia’‘Enoa’；美洲砧木有：‘河岸5號’‘貝達’‘河岸7號’‘河岸6號’‘DVIT2001 hybrid teleki 8B’，美洲野生資源有：‘DVIT1847 monticola’。表10顯示，判別分析得到的結(jié)果與上文分析的可以在北京地區(qū)不埋土過冬的品種具有一致性。

表7 美洲雜交育成品種越冬情況Table 7 Overwintering of American hybrids species

續(xù)表7Continued table 7

表8 美洲砧木和野生資源越冬情況Table 8 Overwintering of American rootstocks and wild North American grapevine species

2.7 不同葡萄種質(zhì)資源在北京地區(qū)自然過冬的可行性建議

2.7.1 可以在北京地區(qū)不埋土過冬的種質(zhì)資源

通過綜合分析，發(fā)現(xiàn)一些葡萄品種在北京地區(qū)不埋土越冬，不會受到凍害和大風(fēng)抽條的影響。其中有山葡萄及其雜交種14份：‘左山一’‘雙優(yōu)/貝達’‘雙紅/貝達’‘左優(yōu)紅’‘左山二’‘北醇’‘左紅一’‘長白九’‘哈桑’‘山美1號/貝達’‘山河1號’‘山河4號’‘山河2號’‘山河3號/貝達’；紫葛葡萄1份：‘Pulliat’；歐美雜交品種8份：‘Frodonia’‘Cynthiana’‘Brilliant’‘Chautauqua’‘Swenson White’‘霞光’‘Diamond’‘蜜汁/貝達’；美洲砧木7份：‘河岸6號’‘5C’‘貝達’‘河岸7號’‘河岸5號’‘588214 Gloire de’‘DVIT2001 hybrid teleki 8B’。這些葡萄種質(zhì)資源越冬能力強，越冬芽眼萌芽率在70%以上，在北京地區(qū)自然越冬不會對葡萄植株造成顯著損傷，可以正常開花結(jié)果，因此，它們在北京地區(qū)不必埋土處理。

2.7.2 給予一定措施，能夠在北京地區(qū)不埋土過冬的種質(zhì)資源

若給予一定的措施，能夠在北京地區(qū)不埋土越冬種質(zhì)資源共有1 6 份。其中山葡萄及雜交種1 份：‘北紅’；歐洲種葡萄有3 份：‘奧迪亞’‘白羅莎里奧/5 B B’‘Alexander’；歐美雜交種4 份：‘Worden’‘希姆勞德’‘Valiant’‘Enoa’；美洲砧木5份：‘SO4-California’‘河岸9號’‘河岸10號’‘101-14 MGt’‘Paulsen 1447’；美洲野生資源2份：‘DVIT 1249acerifolia’‘DVIT 1847 monticola’。這些種質(zhì)資源的萌芽率為40%～70%，枝條水分含量一般在20%～30%，枝條和芽顏色的等級較高，但不是所有種質(zhì)資源都有果實產(chǎn)生。這些種質(zhì)資源受到了北京冬季的影響，自然過冬會影響植株的生長與產(chǎn)果，需要一定的防寒措施，如對主干培土或在主干上包裹防寒草席以保護根莖部及主干；進行冬灌以增加土壤的熱容量，減輕根系凍害；夏季可疏除過密枝梢以提高光合能力，使植株多進行營養(yǎng)積累[10]。

表9 標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)典型判別函數(shù)解釋變量顯著性檢驗Table 9 Standardization coefficient typical discriminant function explanatory variable significance test

表10 歐美雜交品種、美洲砧木和野生資源越冬性評估Table 10 Overwintering assessment of North American hybrids, American rootstocks and wild North American Vitis species

2.7.3 適合塑料大棚或者庭院栽培種質(zhì)資源

有30份越冬性較弱的葡萄資源可以在塑料大棚或庭院中栽培而不必埋土。其中，歐洲種品種1份：‘紅地球/貝達’；歐美雜交種25份：‘Vanessa Seedless/貝達’‘Beaumont’‘寒香蜜無核/貝達’‘Ventura’‘天緣奇’‘康克無核/貝達’‘白香蕉/貝達’‘Noah’‘夏黑/5BB’‘金星/貝達’‘Glenora’‘Christmas’‘紅富士/貝達’‘St Croix’‘Lacrosse’‘Bluebell’‘Bath’‘Challenger’‘Einset Seedless/貝達’‘Marechal Foch’‘Alden’‘卡托巴’‘Concord sport’‘Veepie’‘京亞/貝達’；美洲砧木2份：‘Salt Greek’‘河岸2號’；美洲野生資源2份：‘588442 acerifolia’‘588054 lowa 7 riparia’。

3 討論與結(jié)論

由于葡萄品種發(fā)源地不同，對冬季不利因素的綜合適應(yīng)能力不同，因此越冬性差異很大。山葡萄生長在中國、朝鮮、日本、前蘇聯(lián)遠東等地的森林、山地、河谷及海岸旁[11]，由于生存環(huán)境冬季溫度低，其抗寒性強，山葡萄及其雜種枝蔓可耐受-40 ℃嚴(yán)寒[14]，根系可耐受-16～-14 ℃[13-15]，其抗寒機理也在遺傳和代謝方面得到深入的研究[16-17]。在北京地區(qū)山葡萄植株不埋土能正常生長。歐洲種葡萄產(chǎn)自于地中海沿岸地區(qū)，其抗寒性在葡萄品種中最差[15]，大部分歐洲種葡萄根系在-5～-4 ℃即發(fā)生凍害，若達到-7～-6 ℃時受凍致死[18]。中國已經(jīng)引進歐洲種葡萄多年，大部分歐洲種及種間雜種在北京是不適宜自然越冬的。但是，‘奧迪亞’‘白羅莎里奧’等品種在本試驗中表現(xiàn)出較強的越冬能力，不埋土越冬對其未造成很大的傷害，這與以往的生產(chǎn)種植經(jīng)驗不同。北美種群原產(chǎn)于美國東部、東北部和加拿大東南部，由于北京地區(qū)引進北美種群品種及雜種的時間不長，目前還未見對具有美洲血緣葡萄的越冬性進行詳細的調(diào)查報道，其越冬性以及冬季是否需要埋土是本次考察的重點，也為以后的研究提供了基礎(chǔ)。

田間調(diào)查和判別分析結(jié)果顯示，美洲葡萄資源越冬性整體在山葡萄和歐洲種資源之間。本此調(diào)查得到越冬性較強的美洲砧木7個、美洲雜交育成品種8個。但是本研究對于不同種質(zhì)資源的抗寒性和抗抽干能力沒有具體區(qū)分，還需進一步研究探討。