【目的】冷驯化是植物获得抗寒性的重要生理过程。研究葡萄自然冷驯化对低温的响应过程，对于揭示葡萄抗寒性的形成过程和生理机制具有重要意义。[方法]以贺兰山东麓赤霞珠和北虹一年生成熟枝条为实验材料，测定2020～2021自然冷习服过程中的生理生化反应指标，包括SD过冷点、FP冰点、可溶性糖、可溶性蛋白、Con电导率、Ca2＋、蔗糖、Su、ABA等，构建了反映葡萄枝条冷驯化过程的抗寒性指数。采用方差分析、t检验和数值模拟的方法，分析了葡萄生理生化参数对低温的响应过程，定量评价了自然冷驯化过程对葡萄枝条抗寒性的影响。[结果]（1）最低温度是冷驯化过程中的主导因素。低温使葡萄枝条含水量减少或增加，提高了葡萄枝条的渗透调节能力。随着冷驯化温度的降低，葡萄枝条蔗糖含量增加，抗寒性增强。ABA含量与枝条和日照时间（光周期）降水（灌溉）降低了葡萄枝条的抗寒性。（2） 北方红枝的抗寒性强于赤霞珠。赤霞珠的SD过冷点与Con的电导率在年代间存在显著差异，巴北SD与其他因素存在显著差异。（3） 葡萄的冷适应过程是渐进和累积的。随着冷驯化温度的降低，葡萄的抗寒性增强。葡萄抗寒性指数与低温之间存在典型的非线性关系。当温度低于18.0时，葡萄开始冷驯化过程，耐寒性随着温度的降低而增加。温度低于12.0后，葡萄的抗寒性迅速提高。当温度低于3.0时，葡萄枝条的抗寒性增加减缓，葡萄的抗寒性在埋藏前趋于最大。[结论]随着夏末日照时间的缩短，ABA葡萄枝条逐渐增多。低温在冷驯化过程中起主导作用。随着温度的降低，葡萄枝条的含水量减少，Ca2＋和Ca2＋的蔗糖含量增加。随着温度的降低，葡萄枝条的抗寒性逐渐增强。