基于Meta-Analysis方法分析滴灌對(duì)玉米水分利用效率及產(chǎn)量的影響

黃 悅 李思恩* 胡 丹 叢 雪 張若晴

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木工程學(xué)院，北京 100083； 2.上海交通大學(xué) 自然科學(xué)研究院，上海 200240)

玉米是全球產(chǎn)量最高的糧食作物，在保障國(guó)家糧食安全中具有重要地位。玉米不僅是主要糧食作物，在畜牧業(yè)、化工、燃料和醫(yī)藥等行業(yè)中也舉足輕重。玉米是耗水量較大的作物，因此，在保障玉米產(chǎn)量的同時(shí)研究玉米的節(jié)水增效十分必要。傳統(tǒng)的漫灌方式不僅會(huì)導(dǎo)致土壤鹽堿化，破壞土壤結(jié)構(gòu)，并且浪費(fèi)水資源，因此，已有不少有關(guān)玉米節(jié)水增效灌溉方式的研究，如：漆棟良等研究表明在交替隔溝灌溉下采用虧水處理，可以提高制種玉米的水分利用效率，同時(shí)產(chǎn)量沒有顯著降低；徐明明等分析了覆蓋滴灌模式在華北地區(qū)的節(jié)水增產(chǎn)效應(yīng)，認(rèn)為在華北地區(qū)充分滴灌下利用白膜覆蓋，能夠顯著提高春玉米產(chǎn)量和水分利用效率；趙雁群等制定了畦田玉米的灌溉規(guī)格、技術(shù)參數(shù)和農(nóng)田管理措施；王麗華分析了節(jié)水灌溉技術(shù)在制種玉米上的應(yīng)用研究；孫仕軍等研究發(fā)現(xiàn)更適宜的滴灌布置形式，即淺埋滴灌在遼西等半干旱地區(qū)對(duì)春玉米的節(jié)水、增產(chǎn)、增效效果最優(yōu)；潘家榮等研究了華北平原冬小麥/夏玉米輪作區(qū)水肥高投入的特點(diǎn)，并實(shí)施了施氮節(jié)水灌溉技術(shù)，優(yōu)化節(jié)水灌溉的同時(shí)提高了氮肥的利用率。以上結(jié)果都是研究特定區(qū)域玉米生產(chǎn)灌溉模式。除了灌溉方式，灌水量也是影響玉米節(jié)水增產(chǎn)的關(guān)鍵因素。戴嘉璐等探究了不同灌水和施肥條件對(duì)河套灌區(qū)不同生育期玉米生長(zhǎng)的影響。此外，品種間的差異性也不容忽視。楊濤等利用盆栽試驗(yàn)研究了不同玉米品種間水分利用效率的差異。

Meta-Analysis是一種對(duì)同一主題下的眾多獨(dú)立試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析的統(tǒng)計(jì)方法。該研究方法是一種定量化的分析，基于已有研究的基礎(chǔ)上，利用公開發(fā)表的研究數(shù)據(jù)，經(jīng)過規(guī)范化的統(tǒng)計(jì)分析方法，計(jì)算出試驗(yàn)數(shù)據(jù)效應(yīng)值，并分析不同試驗(yàn)間的差異性，發(fā)現(xiàn)潛在規(guī)律，得出更具一般性、代表性的科學(xué)結(jié)論的方法。20世紀(jì)90年代Meta-Analysis方法被引入到生態(tài)學(xué)領(lǐng)域。鄭侃等搜集了中國(guó)北方地區(qū)有關(guān)深耕試驗(yàn)的65篇文獻(xiàn)，綜合分析了深松耕作的效果，結(jié)果顯示在東北、西北和華北地區(qū)，深松耕作均能提高玉米和小麥的作物產(chǎn)量，深松增產(chǎn)沒有受到所在區(qū)域的影響；毛晉花等搜集整理了國(guó)內(nèi)外63篇論文的原始數(shù)據(jù)資料進(jìn)行Meta分析，定量評(píng)估氮沉降對(duì)植物生物量分配的影響，結(jié)果顯示短期氮沉降會(huì)使植物分配更多生物量給地上部分；王文立等等研究表明模擬增溫提高了土壤微生物碳、土壤微生物氮和土壤真菌量，土壤細(xì)菌量在模擬增溫后則有降低趨勢(shì)。

Meta-Analysis在國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)研究領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但是有關(guān)灌溉模式與灌溉量等條件對(duì)于玉米水分利用效率與產(chǎn)量的綜合定量關(guān)系的研究尚未見報(bào)道。因此，為系統(tǒng)分析灌溉量、灌溉方式等因素對(duì)玉米水分利用效率及產(chǎn)量影響，本研究以中國(guó)知網(wǎng)及Web of Science為工具，檢索有關(guān)中國(guó)玉米灌溉方面的相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道,并利用Meta-Analysis方法分析篩選確定文獻(xiàn)發(fā)表的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以期為大田作物節(jié)水增產(chǎn)的灌溉模式研究提供參考。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

基于中國(guó)知網(wǎng)及Web of Science，以“玉米”、“滴灌”、“水分利用效率/產(chǎn)量”等為主題檢索詞，檢索2000-01-01—2020-12-31發(fā)表的中國(guó)滴灌玉米水分利用效果及產(chǎn)量的相關(guān)研究。

經(jīng)上述檢索方法共檢索到110篇文獻(xiàn)，由于各大田試驗(yàn)的試驗(yàn)?zāi)康?、設(shè)計(jì)與管理情況不盡相同，因此需要制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)對(duì)檢索到的文獻(xiàn)進(jìn)行篩選，以保證后續(xù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果的可靠性。篩選標(biāo)準(zhǔn)為：1)研究區(qū)域地理位置35°～45° N，100°～125° E；2)試驗(yàn)要有對(duì)照處理，即試驗(yàn)需同時(shí)包含滴灌與非滴灌的對(duì)比處理或滴灌條件下不同滴灌量水平的處理；3)文獻(xiàn)中明確指出了玉米相關(guān)處理的水分利用效率及產(chǎn)量的均值、標(biāo)準(zhǔn)差及重復(fù)次數(shù)(≥2)，或者可通過文字描述、圖表得到均值及標(biāo)準(zhǔn)差；4)試驗(yàn)設(shè)計(jì)、氣象數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)與田間管理措施等基本信息明確詳細(xì)；5)剔除包含其他試驗(yàn)處理因素(施氮、滴灌次數(shù)等)的文獻(xiàn)；6)剔除試驗(yàn)內(nèi)容重復(fù)或相近的文獻(xiàn)。經(jīng)過上述標(biāo)準(zhǔn)對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行篩選，最終確定21篇文獻(xiàn)。

1.2 Meta-Analysis方法

Meta-Analysis是對(duì)若干獨(dú)立研究的統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行綜合分析的統(tǒng)計(jì)方法。其主要步驟有：1)提出所要解決的問題并制定搜集文獻(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)；2)搜集文獻(xiàn)；3)提取、整理、分析數(shù)據(jù)；4)根據(jù)所提問題分析所得結(jié)果。目前主要利用軟件開展Meta-Analysis研究，軟件包括：Metawin、Review Manager、OppenMME、Stata和R，R語言中的Meta軟件包功能強(qiáng)大，作圖方便清晰，是Meta-Analysis的有力工具，故本研究利用R語言進(jìn)行Meta-Analysis研究。

效應(yīng)值是Meta-Analysis的重要參數(shù)，Meta-Analysis通過比較效應(yīng)值大小分析數(shù)據(jù)的規(guī)律，簡(jiǎn)潔直觀，便于統(tǒng)一比較。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，效應(yīng)值大多采用標(biāo)準(zhǔn)均值差(SMD)，采用SMD可以消除不同研究間由于測(cè)量單位不同造成的影響，也可消除研究中多個(gè)亞組間絕對(duì)值的差異。此外本研究的試驗(yàn)數(shù)據(jù)多為平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和樣本數(shù)，采用SMD作為效應(yīng)值較為合理。

SMD=(

X

-

X

)

J/S

(1)

(2)

J

=1-3

/

[4(

N

-

N

-2)-1]

(3)

式中：

X

、

X

分別為試驗(yàn)組和對(duì)照組的平均值；

J

為取樣誤差的修正系數(shù)；

N

、

N

分別為試驗(yàn)組和對(duì)照組的樣本數(shù)；

S

、

S

分別為試驗(yàn)組和對(duì)照組的標(biāo)準(zhǔn)差。

累計(jì)效應(yīng)值的計(jì)算涉及到模型的選擇，累計(jì)效應(yīng)值的模型分為固定效應(yīng)模型和隨機(jī)效應(yīng)模型。固定效應(yīng)模型只考慮效應(yīng)值在組內(nèi)的變異，忽視組間的變異，認(rèn)為不同的研究案例間無差異。隨機(jī)效應(yīng)模型不僅考慮效應(yīng)值在組內(nèi)的變異，還考慮組間的變異。對(duì)于本研究來說，各個(gè)大田試驗(yàn)間的差異性不可忽視，因此選用隨機(jī)效應(yīng)模型。

由于納入同一個(gè)Meta-Analysis的所有研究之間存在或多或少的差異，因此還要對(duì)Meta-Analysis結(jié)果進(jìn)行異質(zhì)性檢驗(yàn)。本研究可在R語言中直接輸入代碼進(jìn)行異質(zhì)性檢驗(yàn)。統(tǒng)計(jì)量

I

能夠體現(xiàn)真實(shí)異質(zhì)性在效應(yīng)值總體的變異中占的比重，且不會(huì)受到樣本數(shù)量的影響，大多研究都采用

I

進(jìn)行異質(zhì)性檢驗(yàn)。當(dāng)25%<

I

≤50%，表明結(jié)果有低度的異質(zhì)性；當(dāng)50%<

I

≤75%，表明結(jié)果有中度的異質(zhì)性；當(dāng)

I

>75%，表明結(jié)果有高度的異質(zhì)性，此時(shí)異質(zhì)性不可忽視。

2 結(jié)果與分析

2.1 灌溉水平對(duì)玉米水分利用效率及產(chǎn)量的影響

經(jīng)過前期一系列的文獻(xiàn)檢索、篩選與整理工作，共有94組數(shù)據(jù)納入本研究的Meta-Analysis，結(jié)果如表1所示。本研究按照不同灌溉水平共分為5組，因不同地區(qū)的氣候、土壤等條件略有不同，單純按灌溉量進(jìn)行分組會(huì)對(duì)結(jié)果造成一定差異，故將灌溉量等效為作物需水量的百分比進(jìn)行分組分析，即灌溉量分別為：120%～140%的作物需水量(ET)、100%～120% ET、80%～100% ET、60%～80% ET和40%～60% ET。

表1 不同滴灌水平下玉米水分利用效率及產(chǎn)量
Table 1 Water use efficiency and yield of maize under different drip irrigation levels

作物需水量/%ETc樣本數(shù)Samplesize水分利用效率/(kg/m3)Water use efficiency產(chǎn)量/(kg/hm2)Yield均值Mean標(biāo)準(zhǔn)差SD均值Mean標(biāo)準(zhǔn)差SD120～140183.330.2411 887.30756.37100～120253.390.2612 689.52910.1980～100243.770.3213 013.821 244.0660～80212.960.3611 505.171 532.6340～6062.760.4510 537.022 026.21

根據(jù)分組后初步處理得到的數(shù)據(jù)，利用R語言中的Meta軟件包進(jìn)行處理分析，以40%～60% ET的灌溉水平為對(duì)照組，120%～140% ET、100%～120% ET、80%～100% ET和60%～80% ET的灌溉水平為處理組，對(duì)比分析不同灌溉量水平對(duì)玉米的水分利用效率及產(chǎn)量的影響，得到不同滴灌水平下玉米水分利用效率及產(chǎn)量的Meta-Analysis分析結(jié)果(表2)。

表2 不同滴灌水平下玉米水分利用效率及產(chǎn)量的Meta-Analysis分析結(jié)果
Table 2 Meta-Analysis of water use efficiency and yield of maize under different drip irrigation levels

項(xiàng)目Item處理組作物需水量/%Treatment ETc對(duì)照組作物需水量/%Control ETc效應(yīng)值SMD95%置信區(qū)間95%-CI權(quán)重/%Weight120～14040～601.83[0.75,2.91]20.6水分利用效率Water use efficiency100～12040～602.04[0.99,3.08]25.280～10040～602.83[1.65,4.01]23.360～8040～600.51[-0.41,1.43]26.9合并 Merge1.76[0.78,2.74]100.0120～14040～601.11[0.13,2.10]24.8產(chǎn)量Yeild100～12040～601.78[0.77,2.78]23.980～10040～601.70[0.70,2.71]24.060～8040～600.57[-0.35,1.49]27.4合并 Merge1.26[0.70,1.83]100.0

本研究中95%-CI置信區(qū)間在原點(diǎn)同一側(cè)，未與縱軸相交，表明Meta-Analysis合并有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。由表2可知，不同灌溉水平的處理組與對(duì)照組進(jìn)行比較，處理組水分利用效率的合并效應(yīng)值SMD=1.76，正值表示正效應(yīng)，說明處理組的水分利用效率要高于對(duì)照組的水分利用效率，并且隨著灌溉水平的降低水分利用效率先增大后減小，灌溉水平在80%～100%的ET時(shí)水分利用效率(WUE)的效應(yīng)值達(dá)到最大；處理組產(chǎn)量的合并效應(yīng)值SMD=1.26，說明處理組的產(chǎn)量要高于對(duì)照組的產(chǎn)量，但是

P

=0.26(>0.05)，表明不同灌溉水平處理間玉米產(chǎn)量差異不顯著。對(duì)不同灌溉水平下水分利用效率及產(chǎn)量的Meta-Analysis進(jìn)行異質(zhì)性檢驗(yàn)，水分利用效率的異質(zhì)性檢驗(yàn)結(jié)果為

I

=71%(50%<71%<75%)，表明研究有中度的異質(zhì)性；產(chǎn)量的異質(zhì)性檢驗(yàn)結(jié)果為

I

=25%，表明研究有低度的異質(zhì)性。

2.2 灌溉方式對(duì)玉米水分利用效率及產(chǎn)量的影響

由2.1節(jié)可知，在80%～100% ET的灌溉水平下玉米的水分利用效率最高，產(chǎn)量也較高。在以往分析不同灌溉方式對(duì)玉米水分利用效率及產(chǎn)量的研究中，不同的灌溉方式下其灌溉水平不盡相同，因此為探究在80%～100% ET的灌溉水平下滴灌方式對(duì)玉米水分利用效率及產(chǎn)量的影響是否優(yōu)于其他灌溉方式，對(duì)選定的文獻(xiàn)進(jìn)一步整理篩選，共有24組數(shù)據(jù)，結(jié)果如表3所示。按照不同灌溉方式進(jìn)行分組，共分為4組：畦灌、溝灌、漫灌和滴灌。

以80%～100% ET灌溉水平下的滴灌處理為對(duì)照組，80%～100% ET灌溉水平下的畦灌、溝灌和漫灌處理為處理組，對(duì)比分析80%～100% ET灌溉水平下不同灌溉方式對(duì)玉米的水分利用效率及產(chǎn)量的影響，得到不同灌溉方式下玉米水分利用效率及產(chǎn)量的Meta-Analysis分析結(jié)果(表4)。由表4可知，不同灌溉方式的試驗(yàn)組水分利用效率的合并效應(yīng)值SMD=-4.55，說明畦灌、溝灌和漫灌的水分利用效率效應(yīng)值要低于滴灌處理的水分利用效率效應(yīng)值。表4中處理組產(chǎn)量的合并效應(yīng)值SMD=-1.34，說明畦灌、溝灌和漫灌的產(chǎn)量效應(yīng)值要低于滴灌處理的產(chǎn)量效應(yīng)值，且采用漫灌方式所產(chǎn)生的水分利用效率及產(chǎn)量的效應(yīng)值最低。

對(duì)不同灌溉方式下水分利用效率及產(chǎn)量的Meta-Analysis分析進(jìn)行異質(zhì)性檢驗(yàn)，水分利用效率的異質(zhì)性檢驗(yàn)結(jié)果為

I

=71%(50%<72%<75%)，表明研究有中度的異質(zhì)性；產(chǎn)量的異質(zhì)性檢驗(yàn)結(jié)果為

I

=59%(50%<59%<75%)，表明研究有中度的異質(zhì)性。

表3 不同灌溉方式下玉米水分利用效率及產(chǎn)量
Table 3 Water use efficiency and yield of maize under different irrigation methods

灌溉方式Irrigation method樣本數(shù)Sample size水分利用效率/(kg/m3)Water use efficiency產(chǎn)量/(kg/hm2)Yield均值Mean標(biāo)準(zhǔn)差SD均值Mean標(biāo)準(zhǔn)差SD畦灌 Border irrigation61.830.2813 040.00480.00溝灌 Furrow irrigation32.450.2911 495.191 149.52漫灌 Flooding31.640.1611 768.571 176.86滴灌 Drip irrigation123.040.2013 284.42676.69

表4 不同灌溉方式下玉米水分利用效率及產(chǎn)量的Meta-Analysis分析結(jié)果
Table 4 Meta-Analysis of water use efficiency and yield of maize under different irrigation methods

項(xiàng)目Item處理組灌溉方式Treatment irrigationmethod對(duì)照組灌溉方式Control irrigation method效應(yīng)值SMD95%置信區(qū)間95%-CI權(quán)重/%Weight畦灌Border irrigation滴灌Drip irrigation-5.05[-7.16,-2.94]34.8水分利用效率Water use efficiency溝灌Furrow irrigation滴灌Drip irrigation-2.57[-4.22,-0.91]38.8漫灌Flooding滴灌Drip irrigation-6.78[-9.87,-3.68]26.5合并 Merge-4.55[-6.93,-2.16]100.0畦灌Border irrigation滴灌Drip irrigation-0.37[-1.36,0.62]40.8產(chǎn)量 Yield溝灌Furrow irrigation滴灌Drip irrigation-2.19[-3.75,-0.63]28.9漫灌Flooding滴灌Drip irrigation-1.84[-3.32,-0.36]30.4合并 Merge-1.34[-2.54,-0.14]100.0

2.3 品種對(duì)玉米水分利用效率及產(chǎn)量的影響

根據(jù)本研究文獻(xiàn)納入的標(biāo)準(zhǔn)來看，在其他標(biāo)準(zhǔn)相近的條件下，品種的差異對(duì)玉米水分利用效率及產(chǎn)量的影響也不容忽視。為探究品種對(duì)玉米水分利用效率及產(chǎn)量的影響，并對(duì)比不同品種與灌溉方式對(duì)玉米水分利用效率及產(chǎn)量的影響大小，進(jìn)行了如下分析。由2.1節(jié)可知，在80%～100% ET灌溉水平下玉米的水分利用效率最高，產(chǎn)量也較高。因此，對(duì)納入的文獻(xiàn)進(jìn)一步整理分析，探究在80%～100% ET灌溉水平下不同品種對(duì)玉米水分利用效率與產(chǎn)量的影響。共有24組數(shù)據(jù)納入本節(jié)研究的Meta-Analysis，如表5所示。按照不同玉米品種進(jìn)行分組，共分為6組：‘西蒙6號(hào)’、‘沈單10號(hào)’、‘秋樂126’、‘農(nóng)華101’、‘京科958’和‘鄭單958’。

表5 不同品種玉米水分利用效率及產(chǎn)量
Table 5 Water use efficiency and yield of maize under different maize varieties

品種Variety樣本數(shù)Sample size水分利用效率/(kg/m3)Water use efficiency產(chǎn)量/(kg/hm2)Yield均值Mean標(biāo)準(zhǔn)差SD均值Mean標(biāo)準(zhǔn)差SD西蒙6 Ximeng 673.340.3413 686.401 705.86沈單10 Shendan 1033.320.2714 224.50804.63秋樂126 Qiule 12643.490.3511 499.421 149.94農(nóng)華101 Nonghua 10121.610.1614 135.00110.00京科958 Jingke 95823.970.3318 918.40392.89鄭單958 Zhengdan 95862.670.2311 670.271 015.81

以80%～100% ET的灌溉水平下‘鄭單958’品種為對(duì)照組，80%～100% ET灌溉水平下的‘西蒙6號(hào)’、‘沈單10號(hào)’、‘秋樂126’、‘農(nóng)華101’和‘京科958’品種為處理組，對(duì)比分析80%～100% ET灌溉水平下不同品種對(duì)玉米的水分利用效率及產(chǎn)量的影響，得到不同品種玉米水分利用效率及產(chǎn)量的Meta-Analysis分析結(jié)果(表6)?？芍浩贩N處理組水分利用效率的合并效應(yīng)值SMD=1.84，表6中處理組產(chǎn)量的合并效應(yīng)值SMD=1.69，說明處理組品種整體的水分利用效率及產(chǎn)量都要高于對(duì)照組也就是‘鄭單958’的水分利用效率及產(chǎn)量。但是就‘農(nóng)華101’與‘鄭單958’來看，‘農(nóng)華101’水分利用效率的效應(yīng)值SMD=-1.42，表明在此滴灌水平下‘農(nóng)華101’的水分利用效率低于‘鄭單958’的水分利用效率。此外，‘秋樂126’產(chǎn)量的效應(yīng)值SMD=-0.14，即‘秋樂126’的產(chǎn)量低于‘鄭單958’的產(chǎn)量。

對(duì)品種的水分利用效率及產(chǎn)量的Meta-Analysis分析進(jìn)行異質(zhì)性檢驗(yàn)，水分利用效率的異質(zhì)性檢驗(yàn)結(jié)果為

I

=73%(50%<73%<75%)，表明研究有中度的異質(zhì)性；產(chǎn)量的異質(zhì)性檢驗(yàn)結(jié)果為

I

=65%(50%<65%<75%)，表明研究有中度的異質(zhì)性。

3 討 論

已知有關(guān)玉米節(jié)水增產(chǎn)的研究都是在某一特定區(qū)域展開的，由于不同的區(qū)域、氣候和田間管理措施都有所差異，研究之間缺少綜合分析，所得結(jié)果的參考性不強(qiáng)；雖然有研究進(jìn)行了綜合分析討論，也是定性分析偏多，缺乏定量分析。此外，開展田間試驗(yàn)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，重新設(shè)計(jì)試驗(yàn)并逐一實(shí)施的可行性較差。因此，有必要利用目前已發(fā)表的田間獨(dú)立試驗(yàn)的研究結(jié)果，系統(tǒng)采取科學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)灌溉量、灌溉方式等因素對(duì)玉米水分利用效率及產(chǎn)量的影響進(jìn)行綜合定量分析。

本研究的Meta-Analysis分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，玉米水分利用效率的效應(yīng)值隨灌溉水平的降低呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，并在80%～100% ET的灌溉水平下水分利用效率的效應(yīng)值最大，此灌溉水平下產(chǎn)量的效應(yīng)值也較高?？傮w上看，不同灌溉水平對(duì)玉米產(chǎn)量效應(yīng)值的影響不大，特別是80%～100% ET和100%～120% ET這2個(gè)灌溉水平下產(chǎn)量的效應(yīng)值相差不多，然而水分利用效率的效應(yīng)值差異卻十分明顯；過高或過低的灌溉水平均不利于玉米產(chǎn)量的提升，也不利于玉米水分利用效率的提高。本結(jié)論與王東等在葡萄滴灌量研究中得出的結(jié)論相似。賽力汗·賽等研究新疆冬小麥灌溉量對(duì)產(chǎn)量形成與水分利用的影響也得出了類似的結(jié)論，即冬小麥籽粒產(chǎn)量和水分利用效率隨滴灌量的增加呈現(xiàn)“先升后降”趨勢(shì)。因?yàn)檫^量灌溉下的土壤環(huán)境條件會(huì)受到破壞，土壤通透性變差，也易造成養(yǎng)分流失；而過低的滴灌量又不能滿足作物正常的生長(zhǎng)需求。因此在節(jié)約農(nóng)業(yè)用水、提高農(nóng)業(yè)用水效率的背景下，采用80%～100% ET的灌溉水平進(jìn)行灌溉，既能保證較高的玉米產(chǎn)量，又可以提升玉米的水分利用效率。

表6 不同品種玉米水分利用效率及產(chǎn)量的Meta-Analysis分析結(jié)果
Table 6 Results of Meta-Analysis on water use efficiency and yield of maize varieties

項(xiàng)目Item處理組品種Treatment variety對(duì)照組品種Control variety效應(yīng)值SMD95%置信區(qū)間95%-CI權(quán)重/%Weight西蒙6號(hào)Ximeng 6鄭單958Zhengdan 9582.11[0.65,3.57]23.8沈單10號(hào)Shendan 10鄭單958Zhengdan 9582.39[0.37,4.41]20.6水分利用效率Water use efficiency秋樂126Qiule 126鄭單958Zhengdan 9582.64[0.69,4.58]21.0農(nóng)華101Nonghua 101鄭單958Zhengdan 958-1.42[-3.30,0.45]21.4京科958Jingke 958鄭單958Zhengdan 9584.53[1.03,8.04]13.2合并 Merge1.84[0.10,3.58]100.0西蒙6號(hào)Ximeng 6鄭單958Zhengdan 9581.31[0.06,2.55]27.2沈單10號(hào)Shendan 10鄭單958Zhengdan 9582.36[0.35,4.38]20.4產(chǎn)量Yeild秋樂126Qiule 126鄭單958Zhengdan 958-0.14[-1.41,1.12]27.0農(nóng)華101Nonghua 101鄭單958Zhengdan 9582.31[0.05,4.56]18.5京科958Jingke 958鄭單958Zhengdan 9586.70[1.82,11.57]6.9合并 Merge1.69[0.26,3.12]100.0

在以往分析不同灌溉方式對(duì)玉米水分利用效率與產(chǎn)量的研究中，不同灌溉方式下其灌溉水平不盡相同，因此為探究在80%～100% ET的灌溉水平下滴灌方式對(duì)玉米水分利用效率及產(chǎn)量的影響是否優(yōu)于其他灌溉方式，本研究進(jìn)一步分析了在80%～100% ET的灌溉水平下，不同灌溉方式對(duì)玉米水分利用效率及產(chǎn)量的影響。結(jié)果顯示采用滴灌的方式可以保證較高的水分利用效率效應(yīng)值及產(chǎn)量效應(yīng)值，說明滴灌方式的節(jié)水增產(chǎn)的效果最好，與已有研究結(jié)果一致。采用漫灌的方式得到的水分利用效率效應(yīng)值及產(chǎn)量效應(yīng)值最差。畦灌水分利用效率的效應(yīng)值較低，而產(chǎn)量的效應(yīng)值較高；溝灌水分利用效率的效應(yīng)值較高，而產(chǎn)量的效應(yīng)值較差。王芳等研究發(fā)現(xiàn)寧夏枸杞滴灌模式下水生產(chǎn)率較漫灌提高了112.12%，但2種模式下的枸杞產(chǎn)量無明顯差異；宜麗宏等對(duì)山西省冬小麥進(jìn)行灌溉模擬同樣發(fā)現(xiàn)滴灌比漫灌的水分利用效率及產(chǎn)量都要高，節(jié)水高產(chǎn)效果顯著。因?yàn)榈喂嗌倭慷啻蔚奶攸c(diǎn)，土壤蒸發(fā)和深層滲漏都較漫灌要小，土壤環(huán)境、土壤通透性也好，所以采用滴灌方式的水分利用效率要高，產(chǎn)量也可以得到保證。

同時(shí)在80%～100% ET的灌溉水平的基礎(chǔ)上，本研究探索了不同品種對(duì)玉米水分利用效率與產(chǎn)量的影響。結(jié)果顯示：以‘鄭單958’為對(duì)照，‘西蒙6號(hào)’、‘沈單10號(hào)’、‘秋樂126’和‘京科958’的水分利用效率效應(yīng)值都比對(duì)照品種的水分利用效率效應(yīng)值要高；‘農(nóng)華101’的水分利用效率效應(yīng)值則低于對(duì)照品種的水分利用效率效應(yīng)值?！髅?號(hào)’、‘沈單10號(hào)’、‘農(nóng)華101’和‘京科958’的產(chǎn)量效應(yīng)值都比對(duì)照品種的產(chǎn)量效應(yīng)值要高；‘秋樂126’的產(chǎn)量效應(yīng)值則低于對(duì)照品種的產(chǎn)量效應(yīng)值，‘京科958’得到的水分利用效率的效應(yīng)值及產(chǎn)量的效應(yīng)值均最高。因此，在 80%～100% ET的灌溉水平下，不同品種對(duì)玉米水分利用效率及產(chǎn)量的影響不可忽視，而‘種植京科958’的節(jié)水增產(chǎn)效果最好。品種的差異對(duì)玉米水分利用效率及產(chǎn)量都有影響，但是對(duì)比灌溉方式對(duì)玉米水分利用效率及產(chǎn)量的影響來看，品種間的差異不及灌溉方式對(duì)玉米水分利用效率及產(chǎn)量的影響大。在研究玉米節(jié)水增產(chǎn)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮灌溉方式對(duì)玉米水分利用效率及產(chǎn)量的影響。綜上所述，采用滴灌灌溉方式種植品種為‘京科958’的玉米，并使滴灌水平控制在80%～100% ET水平，則所獲得的玉米節(jié)水高產(chǎn)效果最優(yōu)。

本研究利用Meta-Analysis探討了不同滴灌水平、同等灌溉水平下不同灌溉方式、品種對(duì)玉米水分利用效率與產(chǎn)量的影響，異質(zhì)性結(jié)果顯示均有中低度的異質(zhì)性，但均滿足

I

≤75%，表明結(jié)果滿足異質(zhì)性檢驗(yàn)。中低度的異質(zhì)性結(jié)果說明雖然制定了統(tǒng)一的文獻(xiàn)納入標(biāo)準(zhǔn)，但是各個(gè)田間試驗(yàn)的處理、土壤、氣候等因素仍存在差異性，也就導(dǎo)致了結(jié)果出現(xiàn)了一定的異質(zhì)性。

4 結(jié) 論

本研究通過對(duì)21篇文獻(xiàn)的94組玉米灌溉方式、灌溉水平和品種方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行Meta-Analysis分析，結(jié)果表明玉米水分利用效率的效應(yīng)值隨灌溉水平的降低呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，在80%～100% ET的灌溉水平下水分利用效率的效應(yīng)值最大，此時(shí)灌溉水平下產(chǎn)量的效應(yīng)值也較高。同時(shí)，在此灌溉水平下滴灌的水分利用效率與產(chǎn)量確實(shí)優(yōu)于其他灌溉模式，并且種植‘京科958’節(jié)水高產(chǎn)的效果最優(yōu)。因此，建議在我國(guó)北方灌溉區(qū)域(35°～45° N，100°～125° E)采用滴灌灌溉方式，能夠增產(chǎn)節(jié)水。同時(shí)使滴灌水平控制在80%～100%的ET，節(jié)水增產(chǎn)的效果更優(yōu)。