山東中部‘陽光玫瑰’葡萄凍害調(diào)查及應(yīng)對措施

姜雪連，趙月玲，管雪強(qiáng)，鄭勝杰，劉曉陽，趙日江，孟苓，劉琳娟，楊曉，王澤琪，張志昌

（1. 濰坊學(xué)院/山東省高校生物化學(xué)與分子生物學(xué)重點實驗，山東濰坊 261000；2. 山東省葡萄研究院，山東濟(jì)南 250100； 3. 濰坊昇君莊園有限公司，山東濰坊 261100；4. 諸城梅香園農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，山東濰坊 262200；5. 山東志昌農(nóng)業(yè)科技發(fā)展股份有限公司，日照 276599）

山東內(nèi)陸地區(qū)冬季時間長且寒冷干燥。隨著全球氣候異?，F(xiàn)象增多，山東產(chǎn)區(qū)在休眠季遭遇極端氣候的概率增加，冬季的極端氣候產(chǎn)生的凍害仍是制約山東乃至北方葡萄產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要災(zāi)害之一[1]?！柟饷倒濉咸岩蛲庑兔烙^、香氣優(yōu)雅、口感香甜和貯運性能好等特點，深受消費者的喜愛，近年來在全國種植面積迅速增加，在山東的栽培也非常普遍。葡萄是比較抗寒的樹種[2]，植株發(fā)生凍害主要是由于長時間暴露于冰點以下的環(huán)境中，細(xì)胞組織結(jié)冰，原生質(zhì)體結(jié)構(gòu)遭遇破壞，導(dǎo)致脫水，引起細(xì)胞生理生化異常，而使植株死亡[3-4]。研究表明，葡萄耐凍性與枝條所含的營養(yǎng)物質(zhì)有關(guān)，枝條干物質(zhì)是抵擋寒冬的物質(zhì)基礎(chǔ)[5]；可溶性蛋白可以提高細(xì)胞內(nèi)束縛水的含量，同時調(diào)節(jié)抗寒基因表達(dá)[6-7]；糖含量積累到一定臨界水平可啟動內(nèi)源ABA的形成，提高抗寒性[8]。同時葡萄耐凍性還與應(yīng)對措施有關(guān)，煙熏可防止地面熱量的擴(kuò)散，用以降低地面的有效輻射，使氣溫的下降幅度減少，緩解凍害[9-10]；寒潮前灌水，可增加土壤熱容量，提高底層空氣的溫度，達(dá)到防凍效果[11-12]；葡萄園區(qū)周圍加強(qiáng)防護(hù)林建設(shè)，可以減弱風(fēng)速，調(diào)節(jié)氣溫，從而降低凍害發(fā)生的概率。

目前，對葡萄凍害的研究多集中于葡萄自身的干物質(zhì)和可溶性蛋白含量與凍害的關(guān)系，外界環(huán)境影響研究集中在熏煙、灌水、加強(qiáng)防護(hù)林建設(shè)等經(jīng)驗總結(jié)，對于葡萄植株成熟度與凍害的關(guān)系以及枝條噴水、灌水等處理措施對緩解凍害的量化比較研究較少。2021年1月4—8日山東地區(qū)迎來極低溫寒潮天氣，期間溫度快速下降并伴隨著大風(fēng)，降溫幅度達(dá)10～14 ℃，最低溫度達(dá)到-20 ℃，出現(xiàn)在1月4日19:00到次日7:00。本試驗在寒潮來臨前1天設(shè)置了灌水、枝條噴水處理，在寒潮過程中進(jìn)行了葡萄園熏煙處理，調(diào)查了‘陽光玫瑰’凍害發(fā)生情況，分析凍害的主要影響因素，進(jìn)而評估不同防凍措施的應(yīng)用效果，提出有效措施，以便為葡萄安全越冬提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

山東屬暖溫帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫11～14 ℃，降水量5 5 0～9 5 0 m m。光照資源充足，日照時數(shù)2290～2890 h，全年無霜期由東北沿海向西南遞增，魯中和膠東產(chǎn)區(qū)一般為180 d。

1.2 試驗地概況

試驗選取安丘市長生源生態(tài)家庭農(nóng)場、諸城市諸城梅香園發(fā)展有限公司、諸城葡萄種植戶、濰坊市寒亭昇君莊園有限公司、平度市大澤山葡萄大觀園5個園區(qū)的設(shè)施栽培‘陽光玫瑰’葡萄進(jìn)行調(diào)查。其中諸城2個園區(qū)棚型為連棟塑料棚，株行距為2 m×3 m，樹齡為2年，其中梅香園當(dāng)年產(chǎn)量為1000 kg·667m-2；安丘長生源分別為連棟塑料棚和拱棚栽植，株行距為2 m×3 m；樹齡為2年，當(dāng)年未結(jié)果；平度大澤山為連棟避雨棚，株行距為1 m×2 m，樹齡為3年，當(dāng)年產(chǎn)量為2500 kg·667m-2；濰坊寒亭昇君莊園為連棟塑料棚和拱棚，避雨栽培，株行距為2 m×2.7 m，樹齡為2年，當(dāng)年產(chǎn)量為1000 kg·667m-2。各園區(qū)均采用單干雙臂飛鳥架整形模式，冬季剪枝時間為11月底到1月上旬。

1.3 試驗設(shè)計與處理

1.3.1 不同園區(qū)凍害調(diào)查

2021年1月9日，每個園區(qū)選擇2～3個典型區(qū)域，每區(qū)域選取一年生枝相同節(jié)位30個單芽，對單芽縱切以評估凍害發(fā)生情況。2021年5月初對所選園區(qū)統(tǒng)計發(fā)芽率。

凍害率（%）＝受凍芽眼數(shù)/取樣總數(shù)×100；發(fā)芽率（%）＝枝條發(fā)芽數(shù)/總芽眼數(shù)×100

1.3.2 不同凍害應(yīng)對措施試驗

選取灌水、枝條噴水、枝條噴水＋灌溉及熏煙4種應(yīng)對措施。其中2021年1月4日前在昇君莊園進(jìn)行灌水、枝條噴水，以及灌水＋枝條噴水3個處理。灌水時間30 min，灌水量為10 m3·667m-2。噴枝為下午5:00進(jìn)行，要求枝條完全濕潤結(jié)冰。2021年1月5日22:00至6日7:00對梅香園進(jìn)行熏煙處理，煙熏材料為豆秸稈，置于棚的兩端，每10 m布置一個煙熏點，每個煙熏點點燃豆秸稈2 m2。所有處理在相同園區(qū)均設(shè)對照。

1.4 項目測定

1.4.1 葡萄枝條的凍害類型

將芽用解剖刀剖開，在解剖鏡下觀察芽的主芽、副芽的死亡情況。

1.4.2 發(fā)芽率

每個棚分為4個區(qū)：靠近北門口、棚中部、棚西部、棚東部。每區(qū)3個重復(fù)，每重復(fù)隨機(jī)選取連續(xù)5 m，統(tǒng)計應(yīng)發(fā)芽、實際發(fā)芽數(shù)，計算發(fā)芽率。

1.4.3 枝條成熟度測定

（1）不規(guī)則指數(shù)和髓心比。用游標(biāo)卡尺測量枝條芽上方3 cm處的粗度，及髓心最大值和最小值，計算枝條不規(guī)則指數(shù)及髓心比。

不規(guī)則指數(shù)＝枝條粗度最大值/枝條粗度最小值；髓心比＝髓心粗度/枝條粗度。

（2）可溶性糖和淀粉。取10 g枝條切碎，80 mL蒸餾水在100 ℃的沸水中加熱30 min，3 次過濾離心提取，將濾液定容至250 mL。取5 mL溶液，加入5 mL 0.2%蒽酮試劑混勻比色測定可溶性糖。取10 g枝條切碎，加9.2 mol/L的HClO410 mL，在100 ℃的沸水中加熱30 min。3次提取過濾后定容至250 mL。取5 mL溶液，加入 5 mL 0.2%蒽酮試劑混勻比色測定淀粉。

2 結(jié)果分析

2.1 芽眼凍害情況

共調(diào)查受凍芽數(shù)538個，通過解刨發(fā)現(xiàn)，凍害類型可分為4種：主芽死亡、一側(cè)側(cè)芽死亡、主側(cè)芽全部壞死、主芽及一側(cè)側(cè)芽壞死。其中主芽凍死概率最高，為8.18%；側(cè)芽及主側(cè)芽凍死發(fā)生概率相同，為3.90%；主芽及一側(cè)側(cè)芽死亡概率最低（表1）。

表1 不同葡萄芽凍害類型發(fā)生比例Table 1 Percentage of every cold damage types to buds damage

2.2 不同園區(qū)凍害發(fā)生情況調(diào)查

由表2可知，在幾個未經(jīng)任何處理的避雨棚中，平度園區(qū)環(huán)境溫度最高，未發(fā)生凍害。其他三地環(huán)境溫度相差不大，濰坊寒亭的凍害率最低，為10%，主副芽均受凍的為0。諸城凍害最高，發(fā)生率為32.40%。

發(fā)芽率與凍害率成反比。由表2看出，濰坊寒亭的發(fā)芽率最高，為94.28%。安丘園區(qū)發(fā)芽率為89.27%，諸城園區(qū)發(fā)芽率最低。

表2 不同園區(qū)的凍害發(fā)生情況Table 2 Investigation on cold damage in commercial vineyards

2.3 園區(qū)凍害影響因素分析

2.3.1 枝條成熟度對凍害率的影響

由表3可知，存活枝條的不規(guī)則指數(shù)和髓心比與凍死枝條的差異不大，而死亡枝條的可溶性糖和淀粉含量明顯小于存活枝條。除寒亭園區(qū)外，諸城和安丘凍害率與可溶性糖和淀粉含量呈反比，表明枝條成熟度越好，抗凍能力越強(qiáng)，凍害率越低（表4）。寒亭昇君莊園和平度大澤山不符合此規(guī)律，主要是因為寒亭園區(qū)整體進(jìn)行了灌水。平度大澤山園區(qū)受地形影響，溫度高，害率低。

表3 死亡和存活枝芽的成熟度指標(biāo)對比Table 3 Maturity indexes of branch for damaged and living buds

表4 不同園區(qū)葡萄枝條成熟度指標(biāo)Table 4 Maturity indexes of branch among vineyards

2.3.2 棚型對凍害影響

表5列出了山東地區(qū)‘陽光玫瑰’種植常用兩種棚型，連棟塑料大棚冬季保溫效果較差，寒亭地區(qū)連棟塑料大棚室內(nèi)最低溫較拱棚低1.4 ℃，極端天氣凍害發(fā)生率在安丘、寒亭兩地區(qū)均高于拱棚。

表5 不同棚型凍害結(jié)果統(tǒng)計Table 5 Occurrence of cold damage ratio for different type of shed

2.4 不同應(yīng)對措施對葡萄凍害率的影響

諸城園區(qū)進(jìn)行了熏煙處理，與未處理相比，總凍害率未明顯降低，但主副芽均凍死概率顯著降低（表6）。諸城與寒亭園區(qū)室外溫度相差不大，寒亭灌水處理后，園區(qū)凍害率僅為10%，凍害率降低69%。與未處理相比，枝條噴水和枝條噴水＋提前灌水處理均顯著降低了凍害發(fā)生率，分別降低66%和67%（表6）。結(jié)果表明，灌水、枝條噴水對于應(yīng)對葡萄凍害效果較好，可推廣使用。

表6 不同應(yīng)對措施對凍害的影響Table 6 the effect of different protection methods on cold damage

3 結(jié)論與討論

調(diào)查表明，在4個凍害類型中僅主芽受凍的比例最高。可能是主芽體積最大，飽滿，側(cè)芽體積較小[13]，因此主芽受凍的幾率增大。

平度園區(qū)的凍害最低，其次是寒亭昇君莊園，諸城梅香園凍害最嚴(yán)重。翌年春季統(tǒng)計發(fā)芽情況與凍害率一致。平度大澤山未發(fā)生凍害，分析原因主要與樹齡和氣候有關(guān)。大澤山樹齡為3年，研究表明果樹抗寒性隨著樹齡增加而增強(qiáng)[14-15]。同時東西走向的大澤山阻擋了北方來的冷空氣[16]，本次降溫過程中，平度最低溫度為-15 ℃，較其他園區(qū)高出3～5 ℃。寒亭、安丘及諸城最低氣溫相差不大，寒亭昇君莊園凍害較低主要是由于寒流來臨前進(jìn)行了灌水，棚內(nèi)溫度及濕度均保持較好。諸城園區(qū)凍害率高，主要原因是未采取任何措施，且當(dāng)年葡萄產(chǎn)量較高。

在相同溫度條件下，凍害與枝條成熟度密切相關(guān)。枝條規(guī)則指數(shù)和髓心比是枝條成熟程度的直觀指標(biāo)，枝條成熟度與抗寒性有關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，可溶性糖、淀粉含量越高，髓心比越低，芽眼凍害發(fā)生率越低。很多研究也表明，葡萄枝條可溶性糖和淀粉含量降低，枝條的抗寒性減弱[17-22]。枝條成熟程明顯受負(fù)載量的影響，本調(diào)查也發(fā)現(xiàn)，因安丘園區(qū)葡萄未結(jié)果，枝條的可溶糖、淀粉含量均較高，髓心比較低，凍害率明顯低于諸城園區(qū)。

熏煙、灌水、枝條噴水、枝條噴水前灌水、使用拱棚等處理措施都可以降低葡萄枝條發(fā)生凍害的幾率。在寒亭昇君莊園的4個處理棚的凍害率明顯小于未處理棚，是因為極端天氣到來前進(jìn)行了灌水，增加了棚內(nèi)的熱容量，明顯降低了芽的受凍率；諸城梅香園的熏煙處理也能夠降低葡萄的凍害率，這與張久慧的結(jié)果一致[10]。當(dāng)氣溫降低到影響葡萄植株正常生理功能的溫度時開始熏煙，應(yīng)使用暗火濃煙，把熏煙裝置放到葡萄園的上風(fēng)口，這樣可以有效降低發(fā)生凍害。與熏煙處理相比，灌水效果明顯更好。在昇君莊園枝條噴水處理中，發(fā)現(xiàn)枝條噴水能夠降低葡萄的凍害率，當(dāng)強(qiáng)降溫、強(qiáng)低溫天氣來到時，對枝條進(jìn)行持續(xù)噴水，水在枝干上結(jié)冰時能釋放熱量，提高被冰包裹的芽的溫度，避免強(qiáng)低溫造成的芽眼溫度的過度降低，從而降低發(fā)生凍害的幾率[23-25]。枝條噴水＋灌水的處理效果更加明顯，原因是在霜凍來臨前，對葡萄棚進(jìn)行灌水，能增加土壤的熱容量，在相對封閉的環(huán)境中，能起到減輕凍害的作用[12]。比較拱棚與連棟棚的凍害發(fā)生情況，可以得出拱棚葡萄芽的凍害發(fā)生率更低的結(jié)論。