霜冻是影响葡萄产量和品质的重要自然灾害。近年来由于气候变化的加剧,霜冻发生的频率有增加的趋势,对葡萄和葡萄酒产业的威胁日趋突出,加强对葡萄霜冻害的研究迫在眉睫。在生产上,可以采用各种物理、化学的栽培措施以应对霜冻,然而大多数的技术措施是以提高环境温度或以改善地上部器官的抗冻能力为目标,较少考虑地温和根系在植株响应低温逆境中的作用。实际上,在植物的生长发育过程中,根系不仅具有固定植株和供应养分的作用,还可以作为植物的“大脑”,感知土壤环境的变化,调控植物整体对逆境做出积极响应。本文以葡萄为试材,研究了根域温度/根系在葡萄抵御霜冻中的作用及其生理生态机制,主要研究结果如下:1.通过培土、覆淋膜改变土壤有效积温的积累,结合物候期调查,分析土壤有效积温、空气有效积温与葡萄萌芽的关系发现,土壤有效积温、空气有效积温与葡萄萌芽进度均存在显著的正相关关系,土壤有效积温、空气有效积温共同参与调控葡萄萌芽;葡萄萌芽期间对土壤有效积温的需求量是对空气有效积温的需求量的2-3倍;通过培土、覆淋膜可以减缓土壤有效积温的积累进度,推迟葡萄萌芽3.5-5.5天,对躲避该时期霜冻有价值。2.在对叶片进行霜冻处理时设置高（20℃）、低（-0.2℃）两种不同根域温度条件,比较叶片遭受霜冻害的情况,结果发现,根域温度会影响叶片对霜冻低温的抵御能力,较低的根域温度会造成严重的叶片霜冻害,较高的根域温度有利于减轻葡萄叶片的霜冻害,使霜冻指数降低53%左右。3.叶片霜冻和根系受冻共同导致叶片脱水,造成叶片NO₃^-含量升高到对照的2.24倍,富集的NO₃^-抑制叶片COA呼吸途径电子传递,导致电子传递泄漏和活性氧爆发,这可能是霜冻伤害的重要原因。根系保温处理的植株,其叶片具有较高的POD和CAT活性,较低的H₂O₂含量;叶片中ABA浓度的响应时间、变化趋势与POD、CAT酶活性的响应时间、变化趋势相一致;外源ABA能维持低温环境下POD、CAT的活性,使其在抵御霜冻中降低H₂O₂含量。4.不同根域温度/霜冻条件下,叶片代谢物组学的变化不同。高根域温度（20℃）下,叶片对霜冻响应最显著的代谢途径是三羧酸循环（TCA）;低根域温度（-0.2℃）下则以甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢变化较大。5.对霜后的叶片照射不同强度的光,分析其光化学活性的变化,结果发现霜后有无光照不会改变已形成的霜冻症状,但是霜后恢复期的光照强度会影响未表现霜冻症状的叶片光合性能的恢复。遮阴不会造成光抑制,但是会引起光系统Ⅱ（PSⅡ）实际光化学效率(φ_PSⅡ)的显著降低;中等光强下(500-600μmol·m^-2·s^-1),PSⅡ最大光化学效率（F_v/F_m）可以较快恢复到正常水平,并通过增加光化学淬灭（qP）,提高热耗散（NPQ）来提高叶片对光能的利用效率和对过剩光能的清除能力,从而使φ_PSⅡ得到恢复;较高光强(1390-1400μmol·m^-2·s^-1)有利于霜冻后F_v/F_m的部分升高,但导致了光抑制,本试验认为500-600μmol·m^-2·s^-1是霜后葡萄嫩叶光化学活性恢复的最佳光强。6.根系具备类似“大脑”的功能,调节植物地上部组织对逆境的响应,因此可以被称作“根脑”。