文章編號(hào) 1007 4929 2020 03 0040 06 基于Meta分析的灌溉模式 對(duì)溫室番茄產(chǎn)量和水分生產(chǎn)力的影響 姜言嬌1 袁園園1 薛 麗2 武術(shù)蘭3 黃 峰1 1 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)土地科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 農(nóng)業(yè)部華北耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京100193 2 山東省諸城市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心 山東諸城262200 3 山東省諸城市農(nóng)村綜合改革服務(wù)中心 山東諸城262200 摘 要 通過(guò)Meta分析研究溫室番茄的灌溉量和灌溉方式對(duì)番茄產(chǎn)量和水分生產(chǎn)力的影響 試圖找到提高番茄 產(chǎn)量和水分生產(chǎn)力的關(guān)鍵因素 以2000 2015年間在中國(guó)知網(wǎng)和萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)表的中國(guó)各地研究溫室番茄種植的 文獻(xiàn)作為數(shù)據(jù)來(lái)源 對(duì)納入研究的43篇文獻(xiàn)進(jìn)行Meta分析的結(jié)果表明 溫室番茄高產(chǎn)和高水分生產(chǎn)力的灌溉量范圍 為3 500 4 500 m3 hm2 最佳灌溉方式為管灌 該結(jié)果與其他田間試驗(yàn)研究結(jié)論具有可比性 為區(qū)域溫室番茄選擇灌 溉用水和灌溉方式 提高溫室番茄的種植水平 提高水分利用效率 減少水資源浪費(fèi)提供理論支持和實(shí)踐指導(dǎo) 關(guān)鍵詞 溫室 番茄 Meta分析 產(chǎn)量 水分生產(chǎn)力 中圖分類號(hào) S274 1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A Meta Analysis of Effect of Irrigation Mode on Yield and W ater Productivity of Greenhouse Tomato JIANG Yan jiao1 YUAN Yuan yuan1 XUE Li2 W U Shu lan3 HUANG Feng1 1 College of Land Sciences and Technology China Agricultural University Key Laboratory of Arable Land Conservation North China Ministry of Agriculture and Rural Affairs Beijing 100193 China 2 Zhucheng Agricultural Technology Extension Service Center of Shandong Province Zhucheng 262200 Shandong Province China 3 Zhucheng Rural Comprehensive Reform Service Center of Shandong Province Zhucheng 262200 Shandong Province China Abstract In this paper the effects of irrigation amount and irrigation method on tomato yield and water productivity in greenhouse were studied through meta analysis in an attempt to find the key factors to improve tomato yield and water productivity Literature on greenhouse tomato planting in different parts of China published in CNKI and Wanfang database from 2000 to 2015 was used as the data source The results of meta analysis on 43 literatures included in this study showed that the irrigation volume of greenhouse tomato with high yield and high water productivity ranged from 3 500 to 4 500 m3 hm2 and the best irrigation method was pipe irrigation The results were comparable with those of other field experiments and provide theoretical support and practical guidance for selecting irrigation water and irrigation methods for greenhouse tomatoes improving the planting level of greenhouse tomatoes improving water use efficiency and reducing water resource waste Key words greenhouse tomato Meta Analysis yield water productivity 收稿日期 2019 09 17 基金項(xiàng)目 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目 2016YFD0300800 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目 2016YFD0300801013 2015年度農(nóng)業(yè)用水報(bào)告 全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù) 服務(wù)推廣中心 作者簡(jiǎn)介 姜言嬌 1995 女 碩士 主要從事meta分析研究 E mail 2863577520 通訊作者 黃 峰 1972 男 副教授 主要從事流域生態(tài)水文建模與全國(guó) 區(qū)域生態(tài)與糧食安全用水權(quán)衡研究 E mail fhuang 0 引 言 水是人類最寶貴的自然資源 水資源已經(jīng)成為我國(guó)乃至全 球關(guān)注的重點(diǎn)話題 我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)用水大國(guó) 農(nóng)業(yè)用水量 大 占全國(guó)總用水量的63 5 其中灌溉用水高達(dá)90 1 蔬 菜是我國(guó)除糧食作物外栽培面積最廣 經(jīng)濟(jì)地位最重要的農(nóng)作 物 在農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)中的比例正逐漸增加 我國(guó)大多數(shù)地區(qū) 都利用灌溉發(fā)展蔬菜種植 蔬菜灌溉用水占據(jù)了我國(guó)農(nóng)業(yè)用水 相當(dāng)一部分的比例 目前我國(guó)蔬菜灌水中存在用水不合理的 情況 這導(dǎo)致了嚴(yán)重的水資源浪費(fèi) 2 同時(shí) 蔬菜種植的合理用 水缺乏有效指導(dǎo) 番茄作為北方地區(qū)溫室栽培的主要蔬菜作 物 在蔬菜種植業(yè)中占據(jù)很大比例 作為世界第一的番茄生產(chǎn) 04節(jié)水灌溉 2020年第3期 國(guó) 中國(guó)番茄常年產(chǎn)量在5 000萬(wàn)t以上 占到全球約1 3的總 產(chǎn)值 3 在蔬菜種植用水量大 水資源損失嚴(yán)重的情況下 研 究溫室番茄的灌溉量和灌溉方式以及水分生產(chǎn)力對(duì)探究番茄 的節(jié)水種植具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義 孫振榮等人通過(guò)田間試驗(yàn)的方法研究設(shè)施番茄節(jié)水模式 對(duì)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響 發(fā)現(xiàn)適宜的節(jié)水模式可以提高番茄產(chǎn)量 和水分利用效率 4 張芳園等人以研究區(qū)經(jīng)驗(yàn)施肥灌水為對(duì) 照 探究提高作物水肥利用效率的模式 田間試驗(yàn)結(jié)果證明 只 要用80 的經(jīng)驗(yàn)灌水量就可以在不降低產(chǎn)量的情況下提高水 分利用效率 5 研究證明合適的節(jié)水模式可以在不影響產(chǎn)量 的情況下提高番茄的水分生產(chǎn)力 但是大多數(shù)研究都是基于田 間試驗(yàn)的基礎(chǔ)上 Meta分析方法尚未被運(yùn)用到研究番茄產(chǎn)量和 水分生產(chǎn)力方面 本文運(yùn)用Meta分析研究溫室番茄的產(chǎn)量和水分生產(chǎn)力 Meta分析是一種對(duì)某一科學(xué)主題所發(fā)表的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)定量分析 的統(tǒng)計(jì)方法 可以通過(guò)對(duì)一系列的試驗(yàn)數(shù)據(jù)效應(yīng)值進(jìn)行計(jì)算 分析不同試驗(yàn)研究的差異 從而歸納出更為可靠和科學(xué)的結(jié) 論 6 與普通的文獻(xiàn)綜述相比 Meta分析可以達(dá)到系統(tǒng)評(píng)價(jià) 定量分析 預(yù)測(cè)研究趨勢(shì)和結(jié)果的目的 具有很大的優(yōu)勢(shì) 7 Meta分析在誕生之初主要應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域 近年來(lái)才被廣泛應(yīng) 用到農(nóng)業(yè) 心理學(xué)研究等方面 8 Philibert等人分析總結(jié)了 2012年以前公開(kāi)發(fā)表的73篇在農(nóng)學(xué)研究領(lǐng)域中應(yīng)用Meta分 析的論文 提出了Meta分析在農(nóng)學(xué)研究中的操作標(biāo)準(zhǔn) 此后 Meta分析在農(nóng)學(xué)研究領(lǐng)域得到了更廣泛的應(yīng)用 9 目前 Meta 分析已經(jīng)在農(nóng)業(yè)田間尺度和田間試驗(yàn)的研究中取得很大進(jìn)展 武亞梅等人利用Meta分析研究了灌溉對(duì)冬小麥產(chǎn)量和水分利 用效率的影響 發(fā)現(xiàn) 灌溉可以提高冬小麥產(chǎn)量 在豐水年和枯 水年適度灌溉還可以提高冬小麥水分利用效率 10 楊麗麗等 人對(duì)畦灌灌水質(zhì)量的影響研究進(jìn)行Meta分析 發(fā)現(xiàn) 畦長(zhǎng) 畦 寬和坡度都是影響灌溉效率的重要因素 11 趙愛(ài)琴等人運(yùn)用 Meta分析收集馬鈴薯的田間研究資料 探究馬鈴薯的增產(chǎn)和減 產(chǎn)的時(shí)空特征和影響因素 結(jié)果表明地膜覆蓋可以增加馬鈴薯 產(chǎn)量 但會(huì)受到氣候變暖的影響 12 鄭健等人通過(guò)Meta分析 發(fā)現(xiàn)沼液對(duì)農(nóng)作物有增產(chǎn)作用 施用沼液可以增加番茄產(chǎn) 量 13 姜玲玲等人通過(guò)Meta分析研究了有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)番 茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響 發(fā)現(xiàn)有機(jī)無(wú)機(jī)配施可以提高番茄產(chǎn)量 改善番茄品質(zhì) 且設(shè)施栽培效果優(yōu)于露天種植 14 綜上 盡管Meta分析在農(nóng)業(yè)灌溉領(lǐng)域和番茄種植上有所 運(yùn)用 但還沒(méi)有被運(yùn)用到灌溉模式對(duì)溫室番茄的產(chǎn)量和水分生 產(chǎn)力的影響研究中 因此 本研究的目的是 第一 系統(tǒng)收集整 理近年來(lái)我國(guó)北方溫室番茄種植研究的文獻(xiàn) 并篩選出有關(guān)溫 室番茄灌溉的研究 第二 利用規(guī)范的Meta分析方法研究灌 溉量和灌溉方式對(duì)溫室番茄產(chǎn)量和水分生產(chǎn)力的影響 第三 探討溫室番茄節(jié)水種植的方式 本研究將為我國(guó)溫室番茄的 高效用水種植提供科學(xué)依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo) 1 材料和方法 1 1 Meta分析的定義和步驟 Meta分析也稱為元分析 薈萃分析和整合分析 Cochrane 協(xié)作網(wǎng)評(píng)價(jià)Meta分析為采取統(tǒng)計(jì)方法將不同研究的數(shù)據(jù)合 并 通過(guò)充分收集的信息增加統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的效能 在這種統(tǒng)計(jì)方 法下合并相似研究 可以提高結(jié)果精確性 15 當(dāng)然 不同的研 究領(lǐng)域和學(xué)者對(duì)于Meta分析也有不同的定義解釋 作為一種 對(duì)某一研究對(duì)象進(jìn)行定量化綜述性分析的統(tǒng)計(jì)研究方法 Meta 分析依托于學(xué)者以往的大量研究數(shù)據(jù) 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集 提取 和處理后進(jìn)行嚴(yán)密統(tǒng)計(jì)分析 這就要求Meta分析有合理可行 的研究方案和步驟 這會(huì)關(guān)系到最終的分析結(jié)果的科學(xué)性和可 靠性 Meta分析的一般步驟為 確定研究目的 制定研究標(biāo) 準(zhǔn) 進(jìn)行數(shù)據(jù)收集 提取和處理 計(jì)算數(shù)據(jù)對(duì)照組和研究組的 樣本數(shù) 均值 標(biāo)準(zhǔn)差等指標(biāo) 得出效應(yīng)值 進(jìn)行同質(zhì)分析 選 定合適的效應(yīng)值和計(jì)算模型后選擇合適軟件進(jìn)行分析 整理 Meta分析軟件的結(jié)果 總結(jié)討論 1 2 Meta分析效應(yīng)值和效應(yīng)值計(jì)算模型 Meta分析效應(yīng)值可以反映兩個(gè)相關(guān)變量的緊密程度 是反 映試驗(yàn)處理影響效應(yīng)的重要參數(shù) 選擇高精確度的效應(yīng)值可 以提高M(jìn)eta分析研究的權(quán)重 所以為研究選擇一個(gè)合適的效 應(yīng)值對(duì)分析結(jié)果有很大的意義 在農(nóng)學(xué)類研究中 標(biāo)準(zhǔn)均值差 SMD 應(yīng)用十分廣泛 SMD可簡(jiǎn)單理解為兩均數(shù)的差值再除 以合并標(biāo)準(zhǔn)差的商 不僅消除了多個(gè)亞組間絕對(duì)值大小的影 響 還消除了多個(gè)研究測(cè)量單位不同的影響 適用于單位不同 或者均數(shù)相差較大的資料匯總分析 為更好展現(xiàn)試驗(yàn)處理對(duì) 結(jié)果的影響 本文選擇標(biāo)準(zhǔn)均值差 SMD 作為效應(yīng)值進(jìn)行Meta 分析 SMD Xt Xc S 1 S Nt 1 S2t Nc 1 S2c Nt Nc 2 2 式中 Xc Xt分別為對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的平均值 Nc Nt分別為對(duì) 照組和實(shí)驗(yàn)組的樣本數(shù) Sc St分別為對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的標(biāo) 準(zhǔn)差 對(duì)同質(zhì)性較好的研究宜采用固定效應(yīng)模型 對(duì)存在較明顯 異質(zhì)性的研究 應(yīng)使用隨機(jī)效應(yīng)模型合并 16 但事實(shí)上無(wú)論 存不存在異質(zhì)性 現(xiàn)在都趨向于采用隨機(jī)效應(yīng)模型 因?yàn)殡S機(jī) 效應(yīng)模型計(jì)算所得可信區(qū)間較固定模型大 結(jié)果更為嚴(yán)謹(jǐn) 本 研究所用數(shù)據(jù)來(lái)自于不同的文獻(xiàn) 研究數(shù)據(jù)均是單獨(dú)的試驗(yàn)所 得 不是同一次研究的數(shù)據(jù) 甚至不是同一個(gè)時(shí)期的 因此 應(yīng) 該選擇更適合本次研究的隨機(jī)效應(yīng)模型來(lái)進(jìn)行Meta分析 1 3 Meta分析的異質(zhì)性檢驗(yàn) 由于檢索出的文獻(xiàn)來(lái)源于不同的試驗(yàn)研究 在研究對(duì)象 研究設(shè)計(jì) 干預(yù)措施 測(cè)量結(jié)果等很多方面都存在差異 所以必 須進(jìn)行異質(zhì)性檢驗(yàn) 然后對(duì)研究結(jié)果中存在的異質(zhì)性進(jìn)行分析 解釋 并采取適當(dāng)方法加以控制 Meta分析中經(jīng)常采用Q p 2 和I2幾種檢驗(yàn)異質(zhì)性的統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行異質(zhì)性檢驗(yàn) 在制定 嚴(yán)格 統(tǒng)一的原始研究排除標(biāo)準(zhǔn)后 才可以保證研究的可靠性 然后進(jìn)行Meta分析 I2可以反映真實(shí)異質(zhì)性在效應(yīng)值總體的變異中占的比重 多數(shù)學(xué)者認(rèn)為I2統(tǒng)計(jì)量較為敏感 特別是樣本量小的時(shí)候 所 以本文選擇I2進(jìn)行異質(zhì)性檢驗(yàn) 當(dāng)I2值超過(guò)25 50 75 時(shí) 分別認(rèn)為研究間具有低度 中度及高度異質(zhì)性 I2 75 時(shí) 認(rèn)為研究存在不可忽略的異質(zhì)性 17 此時(shí)最常用的方法是進(jìn) 14基于Meta分析的灌溉模式對(duì)溫室番茄產(chǎn)量和水分生產(chǎn)力的影響 姜言嬌 袁園園 薛 麗 等 行描述性系統(tǒng)評(píng)價(jià) 或者使用亞組分析 或Meta回歸等方法探 討異質(zhì)性來(lái)源 由于使用I2進(jìn)行異質(zhì)性檢驗(yàn)已經(jīng)對(duì)自由度進(jìn) 行校正 所以I2不會(huì)受到樣本數(shù)變化影響 異質(zhì)性檢驗(yàn)效果比 較客觀 以上指標(biāo)的計(jì)算公式如式 3 所示 Yi i i 3 式中 Yi是每個(gè)獨(dú)立研究的效應(yīng)值 是所有研究的效應(yīng)平均 值 i是每項(xiàng)獨(dú)立研究的變異值 i是每項(xiàng)獨(dú)立研究的取樣 誤差 Q k i 1 WiY2i k i 1 WiYi 2 k i 1 Wi 4 I2 Q df Q 100 5 式中 df為自由度 k為研究個(gè)數(shù) Wi為每項(xiàng)研究的權(quán)重 由每 個(gè)獨(dú)立研究的效應(yīng)值Yi的倒數(shù)獲得 2 數(shù)據(jù)來(lái)源和處理 本文對(duì)中國(guó)知網(wǎng)和萬(wàn)方數(shù)據(jù)知識(shí)服務(wù)平臺(tái)兩大數(shù)據(jù)庫(kù)中 研究我國(guó)溫室番茄水分利用影響因素研究的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分 別檢索 檢索關(guān)鍵詞為 溫室番茄 西紅柿 水分生產(chǎn)力 水 分利用效率 水分生產(chǎn)率 檢索的時(shí)間范圍為2000年1月1 日到2015年12月31日 下載在此期間發(fā)表在兩大數(shù)據(jù)庫(kù)中 的所有文獻(xiàn) 在經(jīng)過(guò)檢索 初篩后 共獲得110篇符合標(biāo)準(zhǔn)的文 獻(xiàn) 然后通過(guò)文獻(xiàn)納入和排除質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)制定4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行 進(jìn)一步篩選 研究區(qū)域位于中國(guó)大陸 試驗(yàn)番茄 西紅柿為 溫室種植方式 文獻(xiàn)中詳細(xì)記錄了番茄產(chǎn)量和灌溉量的樣本 數(shù) 均值等指標(biāo) 標(biāo)準(zhǔn)差可通過(guò)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算 文獻(xiàn)中試 驗(yàn)地 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和田間管理措施等基本信息明確詳細(xì) 通過(guò)文獻(xiàn)納入和排除的標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)排除了不符 合要求的68篇 最終有43篇文獻(xiàn)納入Meta分析 43篇文獻(xiàn) 共涉及48項(xiàng)田間試驗(yàn)研究 具體數(shù)據(jù)集分類如表1所示 研 究地點(diǎn)主要分布在我國(guó)東北 華北和西北 其中北京市12個(gè) 陜西省10個(gè) 遼寧省7個(gè) 少數(shù)試驗(yàn)研究在天津市 河南省 山 東省 甘肅省 寧夏自治區(qū)和山西省 通過(guò)對(duì)43篇文獻(xiàn)中試驗(yàn) 數(shù)據(jù)進(jìn)行提取 應(yīng)用Excel進(jìn)行基本數(shù)據(jù)處理獲得試驗(yàn)組 對(duì)照 組的樣本數(shù) 均值 標(biāo)準(zhǔn)差等信息 然后 應(yīng)用R語(yǔ)言軟件 18 19 中的meta包 20 21 進(jìn)行Meta分析獲得相應(yīng)的森林圖 很多學(xué) 者進(jìn)行Meta分析選用的是Meta Win Stata和SPSS等軟件 使 用R語(yǔ)言軟件的很少 但是R語(yǔ)言中的meta metafor等很多程 序包都可以實(shí)現(xiàn)Meta分析 R語(yǔ)言包容性強(qiáng) 所得森林圖清 晰 22 是進(jìn)行Meta分析可以放心選用的軟件 表1 數(shù)據(jù)集分類 Tab 1 Data set classification 影響因素選定文獻(xiàn)數(shù)數(shù)據(jù)集個(gè)數(shù)對(duì)照組數(shù)亞組個(gè)數(shù) 灌水量43 281 20 4 灌溉方式12 69 13 4 3 結(jié)果分析 3 1 灌溉量對(duì)溫室番茄水分利用的影響 為探討溫室番茄水分高效利用的灌溉量水平 對(duì)文獻(xiàn)提取 數(shù)據(jù)集中關(guān)于番茄灌溉量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分組 計(jì)算在不同灌溉量 水平下溫室番茄的水分利用效應(yīng)值 尋找溫室番茄最適宜的灌 溉量范圍 對(duì)文獻(xiàn)提取數(shù)據(jù)進(jìn)行整理 按照頻率分布直方圖分 成G1 1 500 m3 hm2 G2 1 500 2 500 m3 hm2 G3 2 500 3 500 m3 hm2 G4 3 500 4 500 m3 hm2 G5 4 500 m3 hm2 五組 具體分組和數(shù)據(jù)集情況如表2所示 表2 不同灌溉量水平番茄的產(chǎn)量和水分生產(chǎn)力數(shù)據(jù) Tab 2 Data on yield and water productivity of tomato at different irrigation levels 灌溉量 水平 樣本例 例 產(chǎn)量 kg hm 2 平均值標(biāo)準(zhǔn)差 水分生產(chǎn)力 kg m 3 平均值標(biāo)準(zhǔn)差 G1 49 66 457 04 20 415 03 58 27 18 23 G2 84 86 477 55 33 449 03 42 76 15 78 G3 89 89 092 54 41 037 32 30 72 14 30 G4 53 117 033 25 46 794 71 31 09 12 22 G5 38 111 859 70 42 304 73 22 93 10 05 以高灌溉量水平G5 4 500 m3 hm2 數(shù)據(jù)組為對(duì)照 探 究其余四組灌溉量水平對(duì)番茄產(chǎn)量和水分生產(chǎn)力影響 運(yùn)用R 語(yǔ)言中meta包制作森林圖研究不同組灌溉水平對(duì)溫室番茄生 長(zhǎng)產(chǎn)量和水分生產(chǎn)力影響的正負(fù)效應(yīng) 得到最適宜溫室番茄生 長(zhǎng)的灌溉量 G1 G2 G3 G4四種灌溉水平以G5為對(duì)照得到的森林圖 如圖1所示 整理后得到表3數(shù)據(jù) 對(duì)Meta分析的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 進(jìn)行描述 在灌溉量對(duì)產(chǎn)量的效應(yīng)方面 4個(gè)灌溉量分組的合 并效應(yīng)值SMD 0 63 0 效應(yīng)菱形在中線左側(cè)代表負(fù)效應(yīng) 與 G5 4 500 m3 hm2 灌溉水平相比 灌溉量在G1 G4 即1 500 4 500 m3 hm2 范圍內(nèi)的SMD均比較小 說(shuō)明番茄產(chǎn)量受到 灌溉量的影響 其中G4研究項(xiàng)的獨(dú)立效應(yīng)值最大 SMD 0 11 表3 不同灌溉量水平的Meta分析結(jié)果 Tab 3 Meta Analysis results for different irrigation levels 灌溉水平 對(duì)照研究效應(yīng)值95 CI權(quán)重 產(chǎn)量 G1 G5 1 41 1 89 0 94 24 10 G2 G5 0 69 1 09 0 30 25 40 G3 G5 0 55 0 93 0 16 25 50 G4 G5 0 11 0 30 0 53 25 00 合并 0 63 1 20 0 05 100 異質(zhì)性 檢驗(yàn)結(jié)果I 2 86 8 2 0 296 p 0 001 水分生產(chǎn)力 G1 G5 2 3 1 75 2 85 23 80 G2 G5 1 38 0 96 1 80 25 30 G3 G5 0 59 0 20 0 97 25 70 G4 G5 0 71 0 28 1 14 25 20 合并1 23 0 53 1 92 100 異質(zhì)性 檢驗(yàn)結(jié)果I 2 90 0 2 0 453 p0 但其研究可信區(qū)間95 CI與零線相交 研究可信區(qū)間 95 CI 0 30 0 53 說(shuō)明灌溉水平G4 3 500 4 500 m3 hm2 番茄產(chǎn)量與G5相比較高 在灌溉量對(duì)水分生產(chǎn)力的效 應(yīng)方面 G1 G4 即1 500 4 500 m3 hm2 灌溉量范圍內(nèi)的整體 效應(yīng)值SMD 1 23 0 菱形在中線右側(cè)代表正效應(yīng) 說(shuō)明與G5 4 500 m3 hm2 相比 1 500 4 500 m3 hm2低灌溉范圍的水 分生產(chǎn)力相對(duì)較高 由于不同灌溉水平的Meta分析異質(zhì)性I2均超過(guò)75 異 質(zhì)性較高 無(wú)法準(zhǔn)確判斷溫室番茄種植的最佳灌溉范圍 所以 選擇對(duì)G4進(jìn)行更細(xì)致準(zhǔn)確劃分 將G4水平數(shù)據(jù)分為12個(gè)亞 組 12項(xiàng)數(shù)據(jù)整理如表4所示 表4 G4灌溉范圍的12個(gè)亞組數(shù)據(jù) Tab 4 12 subgroup data for the G4 irrigation range 灌水量 m3 hm 2 樣本數(shù) 產(chǎn)量 kg hm 2 均值標(biāo)準(zhǔn)差 水分生產(chǎn)力 kg m 3 均值標(biāo)準(zhǔn)差 3 500 6 90 141 0 4 998 2 25 75 1 43 3 510 6 134 841 7 9 476 9 38 53 2 71 3 519 3 190 690 0 12 742 3 61 23 4 60 3 567 6 79 335 0 11 146 9 22 25 3 15 3 707 6 132 628 3 18 368 2 35 73 4 61 3 750 2 136 242 0 1 866 0 33 35 3 49 3 871 3 65 949 3 2 816 8 17 04 0 73 3 889 7 95 536 1 3 776 2 24 57 0 97 3 910 7 108 647 3 4 796 0 27 94 1 23 4 110 3 158 783 3 2 580 1 38 63 0 63 4 168 3 240 166 7 9 315 4 57 62 2 23 4 295 2 91 633 0 8 247 0 21 30 1 45 對(duì)表4數(shù)據(jù)進(jìn)行更為準(zhǔn)確具體的Meta分析 得到G4水平 12個(gè)亞組不同灌水量對(duì)番茄產(chǎn)量和水分生產(chǎn)力的影響結(jié)果 如 圖2和表5所示 對(duì)其統(tǒng)計(jì)學(xué)意義和異質(zhì)性檢驗(yàn)進(jìn)行討論 對(duì)G4 3 500 4 500 m3 hm2 灌溉水平12個(gè)亞組不同灌水 量影響番茄產(chǎn)量和水分生產(chǎn)力的Meta分析統(tǒng)計(jì)學(xué)意義顯示 合并研究為正效應(yīng) 在番茄產(chǎn)量方面 G4 3 500 4 500 m3 hm2 灌溉水平的總體合并效應(yīng)值SMD 1 18 0 研究可信區(qū)間 圖2 番茄產(chǎn)量 Y 和水分生產(chǎn)力 WP 在G4水平12個(gè)亞組不同灌水量的響應(yīng)森林圖 Fig 2 Tomato yield Y and water productivity WP G4 level Response to forest map of 12 subgroups with different irrigation amounts 95 CI為 0 48 1 89 說(shuō)明與G5 4 500 m3 hm2 相比 灌 水量G4 3 500 4 500 m3 hm2 灌溉水平時(shí)番茄產(chǎn)量更高 在 番茄水分生產(chǎn)力方面 G4 3 500 4 500 m3 hm2 灌溉水平總體 合并效應(yīng)值SMD 3 9 0 研究可信區(qū)間95 CI為 2 80 5 00 說(shuō)明灌水量從G5 4 500 m3 hm2 降到G4 3 500 4 500 m3 hm2 范圍有利于提高番茄水分生產(chǎn)力 在表5的異 34基于Meta分析的灌溉模式對(duì)溫室番茄產(chǎn)量和水分生產(chǎn)力的影響 姜言嬌 袁園園 薛 麗 等 質(zhì)性檢驗(yàn)中 G4灌溉水平對(duì)番茄產(chǎn)量影響的Meta分析中I2 37 8 50 表示研究間異質(zhì)性不顯著 對(duì)番茄水分生產(chǎn)力影 響的Meta分析的I2 17 3 0 研究可信區(qū)間95 CI為 0 54 1 72 說(shuō)明采用溝灌 管灌 滴灌 滲灌四種灌溉 方式與普通漫灌相比 均有利于番茄產(chǎn)量提高 具體表現(xiàn)為管 灌 滲灌 滴灌 溝灌 漫灌 其中管灌灌溉方式的獨(dú)立效應(yīng)值 SMD 2 17 最大 說(shuō)明較高番茄產(chǎn)量的最佳灌溉方式為管灌 在水分生產(chǎn)力方面 4種灌溉方式的合并效應(yīng)值SMD 3 27 0 研究可信區(qū)間95 CI為 2 15 4 39 說(shuō)明4種灌溉方式與普 通漫灌相比 均可以提高溫室番茄水分生產(chǎn)力 具體表現(xiàn)為滲 灌 管灌 溝灌 滴灌 其中滲灌處理的獨(dú)立效應(yīng)值 SMD 4 86 最大 管灌的獨(dú)立效應(yīng)值 SMD 3 86 次之 說(shuō)明提高番 茄水分生產(chǎn)力的效果最好是滲灌 考慮到前面番茄產(chǎn)量方面的 分析結(jié)果 滲灌處理的番茄產(chǎn)量較低 而管灌則可以在保持番 圖3 不同灌溉方式下對(duì)番茄產(chǎn)量 Y 和 水分生產(chǎn)力 WP 影響的森林圖 Fig 3 Forest map on the effects of different irrigation methods on tomato yield Y and water productivity WP 表7 不同灌溉方式的Meta分析結(jié)果 Tab 7 Meta analysis results of different irrigation methods 灌溉方式 對(duì)照研究效應(yīng)值95 CI權(quán)重 產(chǎn)量 溝灌 漫灌0 53 1 89 0 94 25 90 管灌 漫灌2 17 1 09 0 30 19 60 滴灌 漫灌0 96 0 93 0 16 29 30 滲灌 漫灌1 12 0 30 0 53 25 20 合并1 13 1 20 0 05 100 00 異質(zhì)性檢驗(yàn)結(jié)果I2 52 6 2 0 19 p 0 096 水分生產(chǎn)力 溝灌 漫灌2 7 1 75 2 85 26 30 管灌 漫灌3 86 0 96 1 80 22 70 滴灌 漫灌2 2 0 20 0 97 30 00 滲灌 漫灌4 86 0 28 1 14 21 00 合并3 27 0 53 1 92 100 00 異質(zhì)性檢驗(yàn)結(jié)果I2 72 3 2 0 92 p 0 013 茄高產(chǎn)的基礎(chǔ)上很大程度地提高番茄的水分生產(chǎn)力 因此番茄 高產(chǎn)節(jié)水的最佳灌溉方式是管灌 在表7的異質(zhì)性檢驗(yàn)中 番 茄產(chǎn)量方面的研究中I2 52 6 75 水分生產(chǎn)力方面的研究 中I2 72 3 75 表示研究有中度異質(zhì)性 但Meta分析仍有 統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 綜上所述 溝灌 管灌 滴灌 滲灌四種灌溉方式與普通漫 灌相比 均可以提高番茄產(chǎn)量和水分生產(chǎn)力 其中管灌在提高 番茄產(chǎn)量和水分生產(chǎn)力的效果上表現(xiàn)最佳 是值得推廣的溫室 44基于Meta分析的灌溉模式對(duì)溫室番茄產(chǎn)量和水分生產(chǎn)力的影響 姜言嬌 袁園園 薛 麗 等 番茄灌溉方式 3 3 討 論 Meta分析在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域運(yùn)用日益廣泛 方法日益成熟 鄭健 等人運(yùn)用Meta分析研究分根交替灌溉下某些作物 小麥 玉 米 番茄和棉花 的水分利用效率 研究不同灌溉方式下提高作 物水分生產(chǎn)力的灌溉方式 得出控制性分根交替灌溉技術(shù)應(yīng)用 到地面畦灌 固定灌溉 溝灌和滴灌后可以大大提高水分利用 效率 23 姜玲玲等人用Meta分析研究了有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施對(duì)番 茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響 發(fā)現(xiàn)有機(jī)無(wú)機(jī)配施可以提高番茄產(chǎn)量 改善番茄品質(zhì) 14 Meta分析已經(jīng)開(kāi)始被運(yùn)用到作物灌溉和施 肥等很多方面 吳洮男等人通過(guò)田間試驗(yàn)的方法研究不同灌 水上限和施氮量對(duì)番茄產(chǎn)量和品質(zhì)影響 確定了最佳灌水量為 3 686 691 m3 hm2 在這樣的灌水條件下配合合理施肥番茄的 產(chǎn)量和品質(zhì)最好 24 通過(guò)多元回歸和空間分析方法 邢英英等 人得出2 790 m3 hm2灌水量下番茄優(yōu)質(zhì)高產(chǎn) 此灌水條件下番 茄的產(chǎn)量 品質(zhì)和水分生產(chǎn)力均較好 25 李振華等人在田間 試驗(yàn)基礎(chǔ)上通過(guò)模型精準(zhǔn)分析預(yù)測(cè) 發(fā)現(xiàn)灌溉下限為田間持水 量的76 時(shí)番茄產(chǎn)量高品質(zhì)好 26 本文得出的最佳灌水量范 圍在3 500 4 500 m3 hm2與上述研究接近 管灌是指管道輸 水灌溉 把低壓管道埋設(shè)在地下或鋪設(shè)在地面 將灌溉水直接 輸送到田間的一種灌水方式 管灌減少了水資源損失 價(jià)錢和 安裝方式均容易被農(nóng)民接受 尤其是干旱的農(nóng)田推薦使用管灌 技術(shù) 李文斌等人運(yùn)用層次分析法研究山區(qū)糖料蔗灌溉方式 適應(yīng)性評(píng)價(jià) 發(fā)現(xiàn)管灌無(wú)論是在桂西南 桂南 還是桂中 桂北 地區(qū)管灌的推薦順序均排在前列 27 張會(huì)梅等人通過(guò)田間試 驗(yàn)研究不同灌溉方式對(duì)油葵水分利用效率影響時(shí)也發(fā)現(xiàn)管灌 可以提高油葵的產(chǎn)量和水分利用效率 28 因此 本文與上述 研究得出的結(jié)論相近 但本文是在總結(jié)大量文獻(xiàn)基礎(chǔ)上 更具 有普遍意義 4 結(jié) 語(yǔ) 本文通過(guò)對(duì)檢索的43篇文獻(xiàn)通過(guò)R語(yǔ)言軟件進(jìn)行Meta 分析 探究溫室番茄的最佳灌溉量和灌溉方式 分析發(fā)現(xiàn)溫室 番茄高產(chǎn)和高水分生產(chǎn)力的灌溉范圍為3 500 4 500 m3 hm2 最佳灌溉方式為管灌 與通過(guò)其他分析方法和田間試驗(yàn)相比 Meta分析方法提供了一種新的研究方法 可以在今后研究中推 廣使用 本文得出的最佳灌溉范圍和灌溉方式與以往研究比 較一致 對(duì)于溫室番茄的節(jié)水和高產(chǎn)種植可以起到一定的指導(dǎo) 作用 也可以為研究其他蔬菜的節(jié)水和高產(chǎn)種植提供理論依據(jù) 和實(shí)踐參考價(jià)值 參考文獻(xiàn) 1 劉昌明 中國(guó)農(nóng)業(yè)水問(wèn)題 若干研究重點(diǎn)與討論 J 中國(guó)生態(tài)農(nóng) 業(yè)學(xué)報(bào) 2014 22 8 875 879 2 李建明 鄒志榮 王曉燕 蔬菜節(jié)水灌溉指標(biāo)的研究現(xiàn)狀及存在問(wèn) 題 J 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究 2000 2 118 123 3 國(guó)家統(tǒng)計(jì)局 中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒 J 北京 中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社 2017 4 孫振榮 王興田 唐培園 等 設(shè)施番茄節(jié)水模式對(duì)產(chǎn)量結(jié)構(gòu)和品 質(zhì)因素的影響 J 中國(guó)農(nóng)村水利水電 2017 9 15 18 5 張芳園 劉玉春 郭 彬 等 節(jié)水減氮對(duì)日光溫室番茄產(chǎn)量和水 氮利用效率的影響 J 南水北調(diào)與水利科技 2018 16 4 176 183 6 Hedges LV Gurevitch J Curtis PS The meta analysis of response ra tios in experimental ecology Ecology 1999 80 1 150 11 56 7 Jarvinen A A meta analytic study of the effects of female age on lay ing date and clutch size in the Great Tit Parus major and the Pied Flycatcher Ficedula hypoleuca J IBIS 2010 133 1 62 67 8 何克榮 孟智啟 祝新榮 等 家蠶主要經(jīng)濟(jì)性狀中親值與雜交一 代成績(jī)相關(guān)性的Meta分析 J 蠶業(yè)科學(xué) 2014 40 2 241 247 9 Philibert A Loyce C Makowski D Assessment of the quality of meta analysis in agronomy J Agriculture Ecosystems Environment 2012 148 72 82 10 武亞梅 朱德蘭 葛茂生 等 灌溉對(duì)中國(guó)西北地區(qū)冬小麥產(chǎn)量及 水分利用效率影響的Meta分析 J 節(jié)水灌溉 2019 9 105 109 115 11 鄭健 顏斐 潘占鵬 馮正江 等 中國(guó)沼液施用對(duì)作物產(chǎn)量效應(yīng) 的Meta分析 J 中國(guó)沼氣 2019 37 2 78 84 12 楊麗麗 郝新梅 基于Meta 分析的畦灌灌水質(zhì)量的影響因素研 究 J 節(jié)水灌溉 2015 10 19 24 29 13 趙愛(ài)琴 魏秀菊 朱 明 基于Meta analysis的中國(guó)馬鈴薯地膜 覆蓋產(chǎn)量效應(yīng)分析 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2015 31 24 1 7 14 姜玲玲 劉 靜 趙同科 等 有機(jī)無(wú)機(jī)配施對(duì)番茄產(chǎn)量和品質(zhì)影 響的Meta分析 J 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào) 2019 25 4 601 610 15 孫寶娣 崔麗娟 李 偉 等 濕地價(jià)值評(píng)估尺度轉(zhuǎn)換方法 Meta分析研究概述 J 濕地科學(xué)與管理 2016 12 1 58 62 16 何寒青 陳 坤 Meta分析中的異質(zhì)性檢驗(yàn)方法 J 中國(guó)衛(wèi)生統(tǒng) 計(jì) 2006 6 486 487 490 17 袁園園 溫室番茄水分利用對(duì)田間管理和土壤因素響應(yīng)的Meta Analysis研究 D 北京 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 2018 18 Chen D G Peace K E Applied Meta analysis with R J CRC Press Boca Raton US 2013 19 Lajeunesse M J Fitzjohn R Facilitating systematic reviews data ex traction and meta analysis with themetagearpackage for R J Meth ods in Ecology and Evolution 2016 7 3 323 330 20 董圣杰 曾憲濤 郭 毅 R軟件Metafor程序包在Meta分析中 的應(yīng)用 中國(guó)循證醫(yī)學(xué)雜志 2012 12 9 1 141 1 147 21 蔣文瀚 陳炳為 鄭建光 等 R語(yǔ)言meta包在Meta分析中的應(yīng) 用 J 循證醫(yī)學(xué) 2011 11 5 305 309 22 陳新林 胡 月 郎建英 等 RevMan Stata和R軟件在生存資料 Meta分析的應(yīng)用 J 中國(guó)循證醫(yī)學(xué)雜志 2016 16 6 736 740 23 鄭 健 潘占鵬 顏 斐 等 基于Meta評(píng)價(jià)控制性分根交替灌 溉的作物水分利用效率 J 江蘇大學(xué)學(xué)報(bào) 自然科學(xué)版 2019 40 3 332 337 24 吳洮男 郁繼華 張國(guó)斌 等 不同灌水上限和施肥量對(duì)溫室番茄 產(chǎn)量與品質(zhì)的影響 J 西北植物學(xué)報(bào) 2018 38 11 2 090 2 100 25 邢英英 張富倉(cāng) 吳立峰 等 基于番茄產(chǎn)量品質(zhì)水肥利用效率確 定適宜滴灌灌水施肥量 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2015 31 S1 110 121 26 李振華 姜 熙 孟維忠 等 基于溫室番茄生長(zhǎng) 產(chǎn)量和品質(zhì)確 定適宜滴灌灌水下限與氮肥 鉀肥施用量 J 中國(guó)農(nóng)村水利水 電 2018 2 15 19 27 李文斌 鄒 穎 李新建 山丘區(qū)糖料蔗灌溉方式適應(yīng)性評(píng)價(jià) J 節(jié)水灌溉 2019 8 124 129 28 張會(huì)梅 田軍倉(cāng) 馬 波 等 不同灌水方式對(duì)油葵生長(zhǎng)及水分利 用效率的影響 J 節(jié)水灌溉 2016 4 15 17 23 54基于Meta分析的灌溉模式對(duì)溫室番茄產(chǎn)量和水分生產(chǎn)力的影響 姜言嬌 袁園園 薛 麗 等