亏缺灌溉对中国棉花产量和灌溉水分生产力影响的元分析.pdf

收稿日期院 2022-12-05第一作者简介院贾耀宇渊2000冤袁男袁硕士研究生袁遥*通信作者院李亚兵袁曰冯璐袁基金项目院河南省科技攻关项目渊232102110030冤曰中央级公益性科研院所基本科研业务费专项渊1610162023004冤亏缺灌溉对中国棉花产量和灌溉水分生产力影响的元分析贾耀宇1,2袁黄伟斌1,2袁杨北方2袁李小飞2袁王国平2袁韩迎春2袁王占彪1,2袁李亚兵1,2*袁冯璐1,2*渊1.郑州大学农学院袁郑州 450001曰2.中国农业科学院棉花研究所/棉花生物育种与综合利用全国重点实验室袁河南 安阳 455000冤摘要院揖目的铱亏缺灌溉是节水农业的一种有效灌溉方式遥 定量分析亏缺灌溉对我国棉花产量及灌溉水分生产力的影响袁为亏缺灌溉在我国进一步推广应用提供参考遥 揖方法铱整合 20102022 年已发表的 53 篇文献袁采用元分析方法袁定量评估亏缺灌溉条件下不同因素对中国棉花产量和灌溉水分生产力的影响特征遥 揖结果铱与充分灌溉相比袁亏缺灌溉下籽棉产量平均降低 16.2%袁而灌溉水分生产力平均增加 32.2%遥亚组分析表明袁在亏缺灌溉条件下我国西北内陆棉区的灌溉水分生产力提升最高袁其中新疆地区的减产幅度较小效果最好曰降水量相对较少的地区及大田栽培条件下能更有效地利用亏缺灌溉的水分曰年平均气温10的地区袁采用干播湿出袁适当增加灌溉次数能够有效降低亏缺灌溉导致的减产风险曰土壤容重1.5 kg 窑 cm3的土壤条件下袁亏缺灌溉棉花的减产风险低于高容重的土壤环境曰 在灌水量为充分灌溉的 80%100%袁 氮尧 磷和钾施用量分别为200300 kg 窑 hm2尧150200 kg 窑 hm2和 100150 kg 窑 hm2的条件下能够有效促进水分利用且降低减产风险遥 揖结论铱建议在我国温度相对较高的西北干旱地区袁采用干播湿出的棉花种植方式以节水稳产袁实施轻度亏缺灌溉袁适当增加灌水次数袁适量施肥袁降低亏缺灌溉对棉花生产的影响遥关键词院亏缺灌溉曰中国棉花曰元分析曰籽棉产量曰灌溉水分生产力Jia Yaoyu1,2,Huang Weibin1,2,Yang Beifang2,Li Xiaofei2,Wang Guoping2,Han Yingchun2,Wang Zhanbiao1,2,Li Yabing1,2*,Feng Lu1,2*(1.4500012.455000)Objective Deficit irrigation is an effective irrigation method used in water-saving agriculture.This study aims toquantitatively analyze the influence on cotton yield and irrigation water productivity under deficit irrigation in China,and toprovide the reference for further application of deficit irrigation in China.Method A meta-analysis was used to quantitativelyevaluate the influence of different factors on cotton yield and irrigation water productivity under deficit irrigation in China byintegrating 53 literatures published from 2010 to 2022.Result The result showed that compared with full irrigation,theaverage yield of seed cotton under deficit irrigation was decreased by 16.2%,while the irrigation water productivity wasincreased by 32.2%on average.The subgroup analysis showed that the highest increase of irrigation water productivity wasobserved in Northwest China under deficit irrigation,particularly in Xinjiang which had the best effect with less yield reduction.Field plantation and areas with relatively low precipitation had increased efficiency of water productivity under irrigation deficitcondition.In areas with the annual average temperature 逸 10,adopting the planting method of dry sowing and wet emergence,and moderately increasing irrigation frequency can effectively reduce the risk of yield reduction under deficit irrigationcondition.Under the condition of soil bulk density 1.5 kg 窑 cm3,the risk of seed cotton yield reduction was lower than that ofthe high soil bulk density under deficit irrigation condition.The application of 80%-100%of full irrigation,and application rateof 200-300 kg窑 hm2nitrogen,100-150 kg窑 hm2potassium and 150-200 kg窑 hm2phosphorus can effectively promote water棉 花 学 报Cotton Science2023袁35渊3冤院195210https:/doi.org/10.11963/cs2022006535 卷棉花学报utilization rate and reduce the risk of yield reduction under deficit irrigation condition.Conclusion It is suggested that theplanting method of dry sowing and wet emergence is suitable to conserve water and stabilize yield under mild deficit irrigationcondition in the Northwest China arid region with relatively high temperature.And appropriate increase of irrigation frequencyand moderate fertilizer application rate can reduce the influence of deficit irrigation on cotton production.deficit irrigation;Chinese cotton;meta-analysis;seed cotton yield;irrigation water productivity目前袁全球气候变化的加剧特别是极端干旱给农作物生产带来了巨大的威胁袁同时人口日益增长的重大挑战也使得农业水资源变得越来越稀缺遥 水资源作为基础自然资源袁不仅是生态环境的控制因素之一袁还是体现一个国家综合国力的战略性经济资源1遥 中国是水资源匮乏国1-2袁虽然水资源总量为2.81104亿t袁 居世界第6位袁但是人均占有量位于第108位袁淡水资源人均占有量仅为世界人均水平的1/4遥 水资源亏缺是中国特别是西北地区农业可持续生产的关键制约因素3遥 灌溉用水占全球淡水用量的70%75%4遥 在水土资源供需矛盾日益突出的情况下袁过量的灌溉用水加剧了水资源的供需矛盾袁给国家的农业安全和社会安全造成重大影响5遥 研究作物需水规律及缺水干旱对作物生长发育和产量形成的影响袁对于合理利用水资源袁促进农业可持续发展具有重要的意义遥棉花渊spp.冤是重要的经济作物和耐旱耐涝型植物遥 棉花的关键生育时期对水分响应敏感袁合理灌溉是保证棉花生长发育尧产量和品质形成的必要因素遥 由于水资源匮乏袁全球约70%的棉花生产面临干旱风险6-7遥 为达到节约水资源和可持续发展的目的袁 美国在1960年左右将灌溉研究由传统丰水灌溉转向有限灌溉袁即在作物水分不敏感时期进行亏缺灌溉8遥20世纪70年代中期袁澳大利亚首先提出调亏灌溉渊regulateddeficit irrigation,RDI冤袁并在桃树上得到了验证9遥随后国内康绍忠等10研究出新的农田节水灌溉理念和方法袁即允许产量在一定限度降低袁追求在水分-产量-经济效益上达到有效统一11遥 亏缺灌溉会导致棉花株高尧叶面积指数8和籽棉产量的降低袁且随着亏缺灌溉程度的加重而降低3遥 范志超8研究发现袁非充分灌溉会导致棉花干物质质量下降袁随着灌水量的增加干物质质量随之增加且干物质分配比例偏向于生殖器官曰非充分灌溉还会使得棉花光合速率尧蒸腾速率尧实际光化学效率和最大光化学效率降低曰 充足灌水能够提高棉花上部棉铃纤维长度和强度袁降低马克隆值袁但水分胁迫会抑制棉花种子萌发12遥 一些研究发现袁 作物在亏缺灌溉下能够在一定程度上维持产量稳定尧提高品质曰但是也有研究发现亏缺灌溉降低了作物产量13遥 在土地和水资源减少以及极端干旱气候背景下袁 协调水资源节约利用和棉花产量稳定是一项紧迫任务袁也是一项重大的挑战13遥元分析又称Meta分析尧荟萃分析等袁区别于定性分析的综述袁是一种对现有目标主题的相关试验数据进行搜索整合袁对数据集进行定量分析和统计的方法14-15遥 元分析可以系统地结合以往的研究结果袁运用定量方法袁分析有关研究主题的结论遥 这种方法增加了统计能力袁可以降低型错误的发生率袁但可能会增加型错误的文献发表偏倚16遥Glass发表了第一篇元分析文章袁20世纪末彭少麟等17首次将元分析方法引入到中国生态学界袁并逐渐在农学领域广泛应用袁但是针对中国棉花生产亏缺灌溉元分析的研究却很少遥对于不同的灌溉量袁棉花的产量尧品质和水分利用效率的敏感性响应不一样袁过往的研究一般是针对局部地区尧模拟试验和室内盆栽等袁很难说明在全国范围的亏缺灌溉措施对棉花产量和灌溉水分生产力的影响18袁其结论也具有一定的局限性曰许多研究调查了不同灌溉量对棉花产量和灌溉水分生产力渊irrigationwaterproductivity,IWP冤的影响袁 但是由于环境因素和试验因素的差异袁结果并不完全一致19-20遥 也有研究对全球范围内亏缺灌溉下的作物产量进行综合分析20袁但针对国内的研究较少袁因此有必要对中国棉花亏缺灌溉研究进行系统地总结和分析遥本文制定检索标准袁搜集中国棉花不同灌溉量下的相关主题试验数据资料袁应用元分析方法定量综合地分析亏缺灌溉处理对我国棉花籽棉产量和灌溉水分生产力的影响袁研究结果可为中国棉花可持续生产的水资源利用和节水稳定高1963 期图 1纳入和排除标准的分析流程图Fig.1Analytical flowchart of inclusion and exclusion criteria产栽培提供参考遥材料与方法数据来源与文献检索对中国知网渊https:/ ofScience渊http:/ 设置检索时间范围为2010年1月1日至2022年3月21日遥 在中国知网中釆用主题词和关键词高级搜索院野棉花冶AND野灌溉冶AND野产量/水分利用效率冶NOT野模型冶曰在Web of science的核心数据库中采用主题词高级检索院野china*cotton冶AND野irrigation OR waterstress OR irrigation regime OR deficit irrigation冶AND野yield OR water productivity OR water useefficiency OR efficiency of irrigation water use冶NOT野model冶遥根据研究主题的需要袁对所有初筛搜索的文献制定筛选标准袁文献必须符合院渊1冤试验站点明确袁 试验地点必须位于中国袁 试验对象为棉花曰渊2冤研究案例中有籽棉产量或灌溉水分生产力任一数据袁 其中灌溉水分生产力计算须按照公式院IWPY渊籽棉产量冤/I渊总灌水量冤袁必须有对照组和处理组成对出现袁 包括处理组和对照组的样本量渊 冤尧均值渊mean冤尧标准差渊standard devia-tion,冤遥 若文献中未说明数据是标准差或标准误差以及只给出标准误差的情况下袁 则认为是标准误差袁且是通过公式渊伊n姨冤计算标准差遥 若给出2年及以上数据袁则直接计算标准差20-21遥少部分单年数据如果没有给出标准差或标准误差袁参照已发表的文献22袁可认为标准差是均值的1/10曰渊3冤 文献主题是针对棉花灌溉方案进行的研究袁 并有相应的常规灌溉或近似的固定灌溉处理作为对照组曰有较完整的试验地尧田间管理措施记录曰盆栽和试验池等试验也纳入研究中袁模拟类试验研究则剔除曰渊4冤剔除试验地点尧试验年份尧试验数据结果重复的文献曰渊5冤在同一试验中袁当有附加因子影响研究结果袁则认为是独立的测量值袁单独纳入数据库曰每一个重复作为一个样本量23遥 由于其他干扰渊例如院密度和灌溉或水氮互作或矿化咸水灌溉等冤 而产生潜在混杂效应的研究则被放弃袁 除非所有对照处理的干扰因素均在相同水平曰渊6冤 相同处理下的多次重复观测取平均值曰渊7冤 只保留已公开发表的期刊文献数据遥在各个文献数据库中查找所有符合上述要求的文献袁制定纳入和排除的标准分析流程渊图1冤袁其中相关因素包括区域和气候因素尧土壤容重尧灌溉水贾耀宇等院亏缺灌溉对中国棉花产量和灌溉水分生产力影响的元分析19735 卷棉花学报分管理尧施肥量和田间管理措施遥 检索筛选后共获得53篇期刊论文渊附表1冤袁包括来自不同地区共443份研究案例渊图2冤袁其中包括282份籽棉产量和161份灌溉水分生产力数据遥数据分类对不同变量进行分组袁以保证最大限度实现组内同质化遥 其中新疆的灌溉研究数量所占比例较高袁因此对新疆植棉区进行细分遥 对于解释因子中的一项研究需要有一定的观察数据量渊不少于2组试验案例冤 或至少来自2篇独立的研究袁否则不加入分析24遥此外袁通过几个亚组进一步分析籽棉产量和灌溉水分生产力对亏缺灌溉的响应袁对可能影响亏缺灌溉条件下的籽棉产量和灌溉水分生产力的变量进行分析袁包括院区域和气候因素渊不同地区以及年降水量尧年均气温冤尧土壤容重和灌溉管理渊灌水量尧灌水次数冤尧施肥量渊施氮量尧施磷量尧施钾量冤尧其他田间管理措施渊栽培方式尧种植技术冤遥统计分析本文采用对数响应比作为效应量的度量指标25袁对数响应比计算公式为院LnLnec式中的e和c为不同研究中的处理组和对照组的目标变量 渊籽棉产量或灌溉水分生产力冤的平均值曰Ln为一个无单位指数袁 表示效应值袁效应值越接近0袁 表明亏缺灌溉对棉花产量或灌溉水分生产力的影响越小袁效应值为正值表示产量或灌溉水分生产力增加袁负值表示产量或灌溉水分生产力减少遥与研究效应值相对应的案例内方差袁是根据每个案例的标准差尧 样本量和均值计算得出袁计算公式为院e2ee2c2cc2一个点可能代表在同一个研究地点所发表的多项研究案例袁该图基于审图号为 GS(2022)1873 号的标准地图制作袁底图无修改遥A single point may represent more than one case study published in the same area.The map is based on the standard mapwith the review number GS(2022)1873,and the base map has not been modified.图 2纳入研究的试验案例地区Fig.2Areas included in the study cases1983 期式中袁e和c分别为处理组和对照组的目标变量标准差曰e和c分别为处理组和对照组的目标变量样本量遥在元分析过程中袁需要对搜集的数据进行异质性检验 渊检验冤袁 首先采用固定效应模型渊fixed effect model,FEM冤分析袁若卡方分布检验结果概率0.05袁 说明数据不存在异质性曰若0.05袁说明数据异质性明显袁则采用随机效应模型渊random effect model,REM冤较好袁且需要对数据分类并进行亚组分析其异质性15遥 一般情况下袁 生态农业数据的分析可能存在抽样误差袁不同的研究之间存在真实变异袁采用随机效应模型比固定效应模型更合适18,25-26袁因为随机效应模型计算所得置信区间较固定模型大袁 结果更为严谨遥单个研究的权重*的计算公式为院*12式中的2为由于不同研究案例而造成的效应值变异袁即案例间的方差袁利用MetaWin 2.1软件内置的随机效应模型D-L法渊DerSimonian-Laird冤计算得出遥 模型累计效应值即加权平均响应比的计算公式为院Ln移=1*iLn移=1*式中 为案例次数袁 为累积数遥 对研究案例数据还进行了自举法渊Bootstrapping冤迭代9 999次分析并得出95%的置信区间渊95%confidence inter-val,95%冤袁计算公式为院95%Ln1.961移=1*i为便于观测袁所有的分析结果均表示为相对于对照组的百分比渊%冤袁即变化率渊%冤袁若95%上下限不包括0袁统计学意义0.05袁认为该分类处理对产量或灌溉水分生产力有显著影响袁若上下限包含0袁 则认为处理没有显著影响 渊 0.05冤27-28遥 组间0.05说明产量或灌溉水分生产力变幅在组间差异显著袁 否则差异不显著遥Ln与变化率渊%冤的转化公式为院渊eLn1冤100%若为正值则表示籽棉产量或灌溉水分生产力相对对照组增加袁负值则表示降低遥发表偏倚是由于各论文发表对同一主题研究结果造成的不同影响17袁对于敏感性分析采用漏斗图和Rosenthals失安全系数进行元分析结果的稳健性检验袁当失安全系数5 10渊 为研究案例数冤时结果是可信的遥数据处理数据库文献的搜集整理采用Microsoft Excel2021袁数据处理采用MetaWin 2.1软件袁图片中的数据采用Geta-Data Graph Digitizer v.2.22渊http:/www.getdata-graph- 10.7尧Metafor包和Origin Lab 2018遥结果与分析数据概述搜集了在中国植棉区开展试验的53篇已发表论文袁包括282条亏缺灌溉下棉花籽棉产量和161条亏缺灌溉下灌溉水分生产力的研究案例遥异质性检验结果显示0.05袁 故元分析采用随机效应模型遥 籽棉产量和水分生产力的效应值频率分布基本服从正态分布渊图3A和3B冤遥 结果表明袁与完全或常规灌溉相比袁亏缺灌溉使籽棉产量降低了16.2%渊95%院17.3%15.0%冤袁但灌溉水分生产力增加了32.3%渊95%院27.3%37.3%冤渊图4冤遥 尽管亏缺灌溉可能存在棉花减产的风险袁但是提高了灌溉水分生产力遥 然而袁水分利用效率和籽棉产量随机效应元分析存在显著的残余异质性渊分别为39 697.89和4 281.20袁均小于0.000 1冤袁 这意味着需要进行亚组分析来解释这种异质性遥亏缺灌溉下籽棉产量和灌溉水分生产力的影响因素分析遥 对亏缺灌溉条件下不同地区棉花产量和灌溉水分生产力变化率的影响分析发现袁由于西北内陆地区的研究案例占比大袁将西北内陆棉区进一步细分为北疆尧南疆和河西走廊渊图5AD冤遥亏缺灌溉处理导致各地区籽棉不同程度的减产袁对籽棉产量均表现为负效应渊图5A和5C冤曰而灌溉水分生产力均有所提贾耀宇等院亏缺灌溉对中国棉花产量和灌溉水分生产力影响的元分析19935 卷棉花学报升袁亏缺灌溉表现为正效应渊图5B和5D冤遥 亏缺灌溉使西北内陆尧黄河流域和长江流域棉区棉花分别减产16.3%尧13.4%和15.0%袁 三大棉区之间减产幅度差异不显著渊 0.05冤袁其中新疆地区尤其是北疆棉花产量仅下降12.2%渊95%院14.0%10.3%冤袁 减产幅度小于河西走廊地区且差异极显著渊0.001冤遥亏缺灌溉条件下袁西北内陆棉区灌溉水分生产力提高了34.0%渊95%院29.7%38.9%冤袁 显著高于其他2个棉区渊0.05冤袁其中北疆尧南疆和河西走廊地区灌溉 水 分 生 产 力 分 别 提 升 了22.1%尧32.3%和43.3%袁但三者之间没有显著差异渊 0.05冤遥 可见袁亏缺灌溉对新疆地区棉花产量的影响较河西走廊小遥亏缺灌溉下袁不同年均降水量对籽棉产量和灌溉水分生产力的影响见图5E和5F遥 年均降水量400 mm的地区棉花减产幅度为13.4%渊95%院19.0%7.4%冤袁 低于年均降水量400mm的地区袁 但没有显著差异 渊 0.05冤遥 年均降水量400 mm地区亏缺灌溉的水分生产力高于充分灌溉袁 且与400 mm的地区灌溉水分生产力的变化率差异显著渊0.05冤遥 因此袁在年均降水量400 mm地区进行亏缺灌溉袁 棉花的灌溉水分生产力增幅较高遥亏缺灌溉条件下袁不同年均气温下棉花产量和灌溉水分生产力的变化率见图5G和5H遥当年均气温高于等于10 时袁 棉花减产幅度为2.6%渊95%院5.1%0.1%冤袁 显著低于年均气温低于10 下的减产幅度渊0.001冤遥年平均气温在为样本量袁红色线为效应值拟合正态渊高斯冤分布曲线遥2为决定系数袁为显著性检验的概率袁二者用于检测数据正态分布拟合优度遥is the sample size,and the red line is the fitted normal(Gaussian)distribution curve of effect values.2is the coefficient ofdetermination,andis the probability in the significance test.The two parameters are for analyzing the goodness of fit of data tonormal distribution.图 3籽棉产量和灌溉水分生产力效应值的频率分布Fig.3Frequency distributions of effect values for seed cotton yield and irrigation water productivity为样本量袁 误差线为 95%置信区间袁IWP 为灌溉水分生产力遥is the sample size.Error line is 95%confidence interval.IWP represents irrigation water productivity.图 4亏缺灌溉下棉花产量和灌溉水分生产力的响应Fig.4Resonses of cotton yield and irrigation waterproductivity to deficit irrigation2003 期为样本量袁误差线为 95%置信区间袁AAP 为年均降水量袁AAT 为年均气温袁IWP 为灌溉水分生产力遥is the sample size,and error line is 95%confidence interval.AAP represents annual average precipitation.AAT repre-sents annual average temperature.IWP represents irrigation water productivity图 5地区尧年均降水量和年均气温对亏缺灌溉下籽棉产量和灌溉水分生产力的影响Fig.5Effects of regions,annual average precipitation and annual average temperature on seed cotton yield andirrigation water productivity under deficit irrigation贾耀宇等院亏缺灌溉对中国棉花产量和灌溉水分生产力影响的元分析20135 卷棉花学报生产力也较高遥亏缺灌溉条件下棉花的减产幅度随灌溉量的增加而递减袁不同程度的亏缺灌溉下减产幅度差异显著渊图7A冤遥 相对充分灌溉而言袁亏缺灌溉量低于正常灌溉量40%时棉花减产最严重袁减产幅度高达54.9%袁随着灌溉量的增多袁棉花减产幅度降低袁当灌溉量为80%100%时减产最少袁为4.1%遥 而灌溉水分生产力与籽棉产量的变化趋势略有不同渊图7B冤袁与充分灌溉相比袁不同程度的亏缺灌溉 渊正常灌溉量的80%100%尧60%80%尧40%60%和40%以下冤均显著提高了灌溉水分生产力渊分别提升了16.9%尧30.1%尧59.9%和55.8%冤袁其中低于60%的灌溉量对棉花灌溉水分生产力的提升高于60%以上的灌溉量遥 轻度亏缺灌溉可以在一定程度上以较低的灌溉水分生产力增幅保证最小的棉花产量减幅遥亏缺灌溉下袁灌水次数对棉花产量有显著影响袁但对灌溉水分生产力的影响不显著遥 其中灌溉次数10的籽棉减产幅度低于灌溉次数10的籽 棉产量幅 度袁 减产 幅 度 分 别 为13.8%渊95%院16.2%11.4%冤和19.6%渊95%院21.0%18.1%冤遥 同样地袁与充分灌溉相比袁亏缺灌溉次数10和10的灌溉水分生产力分别提高30.9%渊95%院22.6%39.9%冤和35.1%渊95%院28.6%41.9%冤袁 差异不显著遥 结果显示袁亏缺灌溉下进行多次灌溉效果较好袁能显著降低减产的风险袁且能提高灌溉水分生产力遥不同施氮量下亏缺灌溉较充分灌溉的籽棉产量和灌溉水分生产力的变化率不同遥 当施氮量为200300 kg窑hm2时袁亏缺灌溉籽棉产量下降幅度最小渊9.5%冤袁且不同施氮量之间差异极显著渊0.001冤渊图8A冤袁但各施氮量之间的灌溉水分生产力变化率没有显著差异渊 0.05冤渊图8B冤遥 亏缺灌溉条件下袁 施磷量为150200 kg窑hm2时袁籽棉产量降幅最小袁减产8.1%袁灌溉水分生产力的增幅最大袁提高51.9%袁不同施磷量之间产量和灌溉水分生产力均有显著差异 渊0.05冤渊图8C和8D冤遥 当施钾量为为样本量袁误差线为 95%置信区间袁BD 为土壤容重袁IWP 为灌溉水分生产力遥is the sample size.Error line is 95%confidence interval.BD represents bulk density.IWP represents irrigation water pro-ductivity.图 远土壤容重对亏缺灌溉下籽棉产量和灌溉水分生产力的影响Fig.远Effects of soil bulk density on seed cotton yield and irrigation water productivity under deficit irrigation10 渊含冤以上和10 以下袁灌溉水分生产力分别提高38.8%和33.7%袁差异不显著渊 0.05冤遥遥 作为植物生长发育的基础袁土壤为棉花根部提供了稳定的生长环境袁 而土壤环境受到容重和质地等因素的影响29遥 亏缺灌溉条件下不同土壤容重的棉花产量和灌溉水分生产力的变化率如图6所示袁土壤容重1.5 g窑cm3或1.5 g窑cm3时袁 棉花分别减产14.7%渊95%院17.2%12.1%冤和9.1%袁且二者差异显著渊0.05冤曰灌溉水分生产力分别提高25.6%渊95%院19.5%32.0%冤 和34.3%(95%院27.5%41.5%冤袁 但差异不显著渊 0.05冤遥 可见亏缺灌溉条件下袁棉花产量在容重小于1.5 g窑cm3的土壤中减产幅度较小袁灌溉水分2023 期100150 kg窑hm2时袁亏缺灌溉导致的籽棉产量的减产率最小渊4.5%袁图8E冤袁150200 kg窑hm2施钾量时灌溉水分生产力提升最大袁 提高51.9%渊图8F冤遥 总体来说袁施肥量显著影响亏缺灌溉条件下籽棉产量和灌溉水分生产力袁施氮量尧施磷量和施钾量导致的籽棉产量和灌溉水分生产力变化率平均值分别为13.7%尧14.5%尧14.6%和27.1%尧28.7%尧28.7%遥遥 亏缺灌溉条件下袁不同的种植技术对棉花产量的影响显著渊0.001冤渊图9A冤袁其中干播湿出栽培方式下籽棉产量的减产率小于播前补墒的种植方法袁减产率分别15.0%渊95%院18.2%11.6%冤和24.0%渊95%院27.3%20.5%冤曰 不同种植技术的灌溉水分生产力均提高袁但是变化率没有显著差异渊 0.05冤渊图9B冤遥由此可见袁采用干播湿出的种植方式相比播前补墒种植方式的减产风险较小袁效果较好遥 亏缺灌溉下大田种植尧盆栽和池栽的籽棉产量分别降低了16.6%尧15.0%和5.5%袁其中池栽的籽棉产量减幅小于大田种植且2种栽培方式之间存在显著差异曰与其他栽培方式相比袁盆栽的籽棉产量变化率的置信区间较大袁 且差异不显著袁 可能是因为盆栽研究案例较少致使结果准确度较差袁需要进一步验证遥 而大田栽培的灌溉水分生产力增幅最大袁提升了34.0%渊95%院29.4%38.7%冤袁 高于盆栽的12.7%渊95%院7.6%为样本量袁误差线为 95%置信区间袁FI 为充分灌溉袁IF 为灌溉频次袁IWP 为灌溉水分生产力遥is the sample size.Error line is 95%confidence interval.FI represents full irrigation.IF represents irrigation frequency.IWP represents irrigation water productivity.图 苑灌溉程度和灌溉频次对亏缺灌溉下籽棉产量和灌溉水分生产力的影响Fig.苑Effects of levels of irrigation and irrigation frequency on seed cotton yield and irrigation water productivityunder deficit irrigation贾耀宇等院亏缺灌溉对中国棉花产量和灌溉水分生产力影响的元分析20335 卷棉花学报19.2%冤和池栽的6.7%渊95%院2.5%15.6%冤袁且3种栽培方式间差异显著渊0.05冤遥敏感性分析对研究案例进行发表偏倚检验袁使用漏斗图和Rosenthal爷s失安全系数检查发表偏倚的可能性遥 如图10所示袁籽棉产量和灌溉水分生产力虽然存在个别研究案例的偏差袁但是二者总体上呈对称分布曰两者的失安全系数分别为65 416.9和为样本量袁误差线为 95%置信区间袁IWP 为灌溉水分生产力遥is the sample size.Error line is 95%confidence interval.IWP represents irrigation water productivity.图 愿氮肥施用量尧磷肥施用量和钾肥施用量对亏缺灌溉下籽棉产量和灌溉水分生产力的影响Fig.愿Effects of nitrogen fertilizer,phosphorus fertilizer and potassium fertilizer on seed cotton yield and irrigationwater productivity under deficit irrigation condition2043 期为样本量袁误差线为 95%置信区间袁IWP 为灌溉水分生产力遥is the sample size.Error line is 95%confidence interval.IWP represents irrigation water productivity.图 9种植技术和栽培方式对亏缺灌溉下籽棉产量和灌溉水分生产力的影响Fig.9Effects of planting techniques and cultivation methods on seed cotton yield and irrigation water productivityunder deficit irrigationA院籽棉产量研究案例发表偏倚检验漏斗图袁B院灌溉水分生产力研究案例发表偏倚检验漏斗图遥图中每个点代表一项研究案例遥A is the funnel plot of publication bias test for seed cotton yield studies.B is the funnel plot of publication bias test for irri-gation water productivity studies.Each dot represents a case study.图 员园发表偏倚检验漏斗图Fig.员园Funnel plot by publication bias test贾耀宇等院亏缺灌溉对中国棉花产量和灌溉水分生产力影响的元分析20535 卷棉花学报12 225.5袁均大于5 10渊 为研究案例数冤袁进一步证实了不存在发表偏倚袁结果较为稳健遥讨论元分析结果表明袁 亏缺灌溉会导致棉花减产袁但因水资源能够得到较充分利用袁会提高灌溉水分生产力遥 然而袁棉花产量和灌溉水分生产力与多种因素密切相关袁因此袁本研究探讨多种因素对亏缺灌溉棉花产量和灌溉水分生产力的影响袁为在亏缺灌溉实践中降低棉花减产的风险并最大程度提高棉花的灌溉水分生产力提供参考遥地区和气候影响因素分析就三大棉区而言袁 亏缺灌溉下西北内陆棉区的棉花灌溉水分生产力提升幅度最大袁 其中新疆地区的棉花减产较小亏缺灌溉效果最佳遥 结合本研究搜集到的数据袁 造成这种结果的原因之一可能得益于覆膜滴灌技术在西北内陆棉区的推广应用袁 地膜覆盖显著提高土壤温度袁 保持土壤水分30袁减少水分蒸散袁从而提高灌溉水分生产力遥 此外袁Cheng等20认为较低的降水量会导致作物蒸散量下降袁从而获得较高的水分生产力遥 西北大部分地区降水量少袁以灌溉农业为主袁在满足棉花生长所需水分的情况下袁棉花产量不会受到太大影响31遥亏缺灌溉下袁棉花在平均温度较高的环境中减产风险较低袁灌溉水分生产力增幅较大袁但是在不同温度下灌溉水分生产力变化率差异不显著袁这表明亏缺灌溉下较高温度有利于棉花的生长和水分的利用遥 生育期内低温会延长棉花的生育期袁导致棉花产量下降32遥刘海蓉等33发现积温与棉花铃重密切相关袁生育期10 渊含冤以上积温与铃重成显著正相关袁较高温度有利于棉花产量的提高遥 此外袁高温增加田间水分蒸腾蒸发袁提高产量的同时也会增加水分消耗21袁这可能是亏缺灌溉下年均气温10 和年均气温10 的灌溉水分生产力变化率差异不显著的原因遥年降水量对亏缺灌溉棉花产量和灌溉水分生产力影响的分析结果表明袁 相比于年降水量400 mm的地区袁年降水量400 mm地区的籽棉产量因亏缺灌溉造成的减产幅度较小袁但差异不显著袁这与研究案例较少导致置信区间较大有关袁而年降水量少的地区灌溉水