基于Meta法定量分析虧缺灌溉作物產量及水分利用效率

摘 要：【目的】綜合分析虧缺灌溉對我國北方地區主要作物產量和水分利用效率的影響。

【方法】應用Meta分析法，定量分析虧缺灌溉后作物產量和水分利用效率的變化，通過亞組分析不同區域、作物、降水量及灌溉方式下的變化。

【結果】虧缺灌溉顯著降低了我國北方地區作物產量，平均減產率6.66%，東北地區平均減產率最為顯著，達9.43%；顯著提高了作物水分利用效率，平均提升率10.59%，西北地區水分利用效率提升最為顯著，達到12.70%，而東北地區水分利用效率無顯著提升；小麥、玉米和棉花均顯著減產，棉花減產率最高為10.67%；水分利用效率均顯著提升，棉花水分利用效率提升率最高，達到了15.63%；在不同降水量區間存在顯著減產效應，200～400 mm區間內減產10.74%，而在此區間內水分利用效率并無顯著提升；傳統地面灌、滴灌和膜下滴灌下產量均顯著降低，滴灌減產率最高為8.93%，水分利用效率均顯著提升，滴灌下WUE提升率最高為15.95%。

【結論】虧缺灌溉可顯著提升作物水分利用效率，顯著降低作物產量，但在不同種植區域、作物種類、氣候條件和灌溉方式下作用效果各不相同。

關鍵詞：Meta分析；虧缺灌溉；產量；水分利用效率

中圖分類號：S157"" 文獻標志碼：A"" 文章編號：1001-4330（2024）06-1487-10

0 引 言

【研究意義】2020年我國農田有效灌溉面積超過7 500×104 hm2。北方地區耕地面積約占全國的72%，水資源僅占全國的23%左右［1-2］。作物水分利用效率（Water Use Efficiency， WUE）表示在田間作物蒸散消耗單位質量水所制造的干物質含量，可反應植物-土壤-大氣之間的碳水循環的耦合狀況［3］。提高WUE成為緩解水資源緊缺的途徑之一［4-5］。虧缺灌溉作為一種低于作物正常騰發量的灌溉方式，可以在減少用水量的情況下不顯著降低產量且可以顯著提高作物的WUE［6］?！厩叭搜芯窟M展】蔣靜等［7］通過研究西北地區春小麥不同灌溉定額表明，適度的虧缺灌溉可以在不顯著降低產量的情況下減少用水量，有利于提升春小麥的WUE。張潔梅等［8］研究表明，小麥產量會隨著灌水量增加而增加，而WUE會隨灌水量的減少而增加。羅迪漢等［9］通過設置滴灌玉米的不同灌水定額研究表明，玉米產量、WUE與耗水量均呈開口向下的二次拋物線關系。張冬梅等［10］研究表明，虧缺灌溉相對于常規灌溉提高了棉花的收獲指數，并且提高了棉花的WUE。申孝軍等［11］研究表明，虧缺灌溉雖然降低了棉花的總生物量，但作物的虧水補償作用明顯提高了棉花的水分利用效率WUE。

【本研究切入點】目前，虧缺灌溉對北方地區作物的綜合效應尚不清晰，如其對作物產量和WUE的作用是否會受到種植區域、氣候條件、作物種類等因素的影響。此外，單個試驗無法綜合分析虧缺灌溉對作物產量和WUE的綜合效應。而Meta分析是一種可以對一種主題下的多個獨立研究進行綜合統計的分析方法［12-13］，可以綜合利用公開發表的研究數據，經過規范化的統計分析方法計算數據效應值，并分析不同試驗研究的差異性［14-16］。需利用Meta法定量分析虧缺灌溉對北方地區作物產量及WUE的作用，并進行亞組研究。【擬解決的關鍵問題】收集虧缺灌溉在我國北方地區小麥、玉米與棉花3種作物的相關數據，定量分析在不同區域、作物種類、降水情況、灌溉方式下虧缺灌溉對產量和WUE的影響，研究虧缺灌溉對北方地區作物的綜合效應，為虧缺灌溉的推廣應用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

采集檢索中國知網、Web of Science等數據庫數據，收集截至2022年12月31日有關虧缺灌溉對我國北方地區小麥、玉米和棉花的產量和水分利用效率WUE影響的試驗文獻。文獻檢索詞包括虧缺灌溉（deficit irrigation）、小麥（wheat）、玉米（maize or corn）、棉花（cotton）、產量（yield）、水分利用效率（water use efficiency）、中國（China）等及其組合。剔除不符合要求的文獻。文獻保留標準：（1）試驗地點為我國北方地區，即秦嶺-淮河一線以北地區；（2）試驗為大田試驗，試驗作物為小麥、玉米或棉花；（3）試驗必須包含相同條件下的對照處理和相應的虧缺灌溉處理；（4）必須包含處理和對照的產量及WUE，試驗處理有明確的重復次數。對文獻中用圖表形式報道的數據通過Graph Digitizer軟件進行數字化處理［17］。（5）對不同文獻報道的同一試驗數據，選擇數據報道最全的一篇進行統計。經過文獻的檢索與剔除，共獲得38篇符合要求的文獻。其中小麥11篇，玉米14篇，棉花13篇。對符合要求的文獻提取試驗點位置、土壤類型、作物種類、試驗時間、氣象數據、灌溉方式、種植方式、產量及水分利用效率的平均值等數據信息，通過篩選獲得產量319組數據，其中小麥105組，玉米117組，棉花97組；位于華北地區95組、東北地區44組、西北地區180組。獲得WUE 319組數據，其中小麥105組，玉米117組，棉花97組；位于華北地區95組、東北地區44組、西北地區180組。表1

1.2 方 法

1.2.1 效應值計算

在Meta分析中，當試驗數據不為0且兩組數據符號相同時，可以用兩組數據的均值比作為反應比R［18］，用反應比R來計算效應值E：

E=lnR=ln（Xe/Xc）=ln（Xe）-ln（Xc）.（1）

式中，Xe和Xc分別為獨立研究中試驗組和對照組的平均值。將效應值E轉換為產量和WUE的相對變化率Z［15，19］：

Z=（R-1）×100%.（2）

式中，當Z值的95%置信區間包含0，則表明虧缺灌溉的實驗組與對照組相比無顯著影響；全部大于0則表明虧缺灌溉的試驗組與對照組相比具有顯著正效應；全部小于0則表明虧缺灌溉的實驗組與對照組相比具有顯著負效應［20］。在效應值權重的計算上，當獨立研究中報道了產量和WUE的標準差時直接使用，當研究中未報道標準差時參考相關文獻的方法，以產量或WUE平均值的1/10作為對應的標準差［21-22］。進行Meta分析時，需利用卡方分布檢驗對數據進行異質性檢驗，若P＞0.05，則數據不存在異質性，采用固定效應模型進行分析；若P＜0.05，則數據存在異質性，采用隨機效應模型并進行分組分析［23］。

1.2.2 發表偏愛性檢驗

對Meta分析結果進行發表偏愛性檢驗［24-25］。采用失安全數進行檢驗，即增加N項非顯著或無效（E=0）的研究樣本，使合并效應值從顯著（P＜0.05）變為不顯著（P=0.05）。計算方法采用羅森塔爾法（Rosenthal’s method）［26］，當失安全數值足夠大：＞5n+10時（n為研究樣本數），認為結果是可靠的［27］。

1.3 數據處理

采用Metawin2.1軟件分析數據，Excel2019進行數據整理，Origin2019進行圖表制作。

2 結果與分析

2.1 虧缺灌溉對作物產量及WUE的綜合效應

研究表明，產量和WUE的P值均＜0.000 1，均采用隨機效應模型并進行分組分析。

總效應值分別為-0.069和0.100 7，轉化為Z值后研究區域內作物產量平均降低6.66%，Z值的95%置信區間為（-9.06%～-4.20%）；WUE平均增加10.59%。Z值的95%置信區間為（7.71%～13.55%）。即在虧缺灌溉下小麥、玉米和棉花的產量總體呈顯著的負效應，WUE總體呈顯著的正效應。圖1

2.2 虧缺灌溉對不同作物產量及WUE的影響

研究表明，作物產量及WUE的大小均為玉米＞小麥＞棉花。虧缺灌溉對北方地區小麥、玉米和棉花的產量均產生了顯著的負效應，產量的平均降低率分別為3.14%、5.82%和10.67%；Z值的95%置信區間分別為（-5.91%～-0.29%）、（-8.19%～-3.39%）和（-13.14%～-8.12%），虧缺灌溉對棉花的減產效應最高，小麥最低。而虧缺灌溉對小麥、玉米和棉花的WUE均產生了顯著的正效應。WUE的平均提升率分別為10.44%、6.91%和15.63%；Z值的95%置信區間分別為（5.55%～15.55%）、（2.36%～11.66%）和（10.10%～21.45%），虧缺灌溉對棉花的WUE提升率最高，玉米最低。作物自身對水分的敏感程度對其產量和WUE也會產生一定的影響。圖2

2.3 虧缺灌溉對不同區域作物產量及WUE的影響

研究表明，華北地區小麥產量和小麥、玉米的WUE最高，西北棉花產量和棉花的WUE最高，東北地區代表作物僅有玉米，其產量與WUE均處于中間水平。虧缺灌溉對產量均產生了明顯的負效應。華北地區、西北地區和東北地區的產量平均降低率分別為4.92%、6.84%和9.43%；Z值的95%置信區間分別為（-9.44%～-0.17%）、（-10.02%～-3.56%）和（-15.64%～-2.77%）。其中東北地區的降低率最高，華北地區最低，可見虧缺灌溉對北方各地區的減產效應不同。虧缺灌溉對WUE的影響存在差異，其中西北地區的平均提升率最高，達到了12.70%，Z值的95%置信區間為（8.80%～16.75%）；華北地區僅次于西北地區，平均提升率為12.37%，Z值的95%置信區間為（7.32%～17.64%）；在東北地區，虧缺灌溉對WUE的提升無顯著影響，Z值的95%置信區間包含0（-6.59%～7.04%），即在東北地區虧缺灌溉并不能顯著的提高作物WUE。圖3

2.4 不同降水量下虧缺灌溉對作物產量及WUE的影響

研究表明，小麥和玉米的產量在200～400 mm最高，小麥在＞400 mm達到WUE最高值，棉花的產量和WUE及玉米的WUE在＜200 mm里最高。小麥和玉米適合在降水量較為豐富的地區種植，而棉花作為耐旱的經濟作物，更適合在干旱少雨且光照充足的西北內陸地區種植。在不同降水量下虧缺灌溉對作物產量均產生了顯著負效應，其中在200～400 mm降水量區間里減產效應最為顯著。產量的平均降低率分別為6.44%、10.74%和3.99%；Z值的95%置信區間分別為（-8.79%～-4.03%）、（-13.56%～-7.82%）和（-6.44%～-1.47%）。在不同降水量區間中，虧缺灌溉對WUE的影響存在差異，在＜200 mm和＞400 mm的降水量區間里虧缺灌溉均對WUE產生了顯著的正效應，平均提升率分別為20.39%和7.33%；Z值的95%置信區間分別為（15.52%～25.47%）和（3.16%～11.67%）；而在200～400 mm降水量區間內虧缺灌溉并無顯著提升WUE，Z值的95%置信區間包含0（-1.46%～8.35%）。圖4

2.5 不同灌溉方式下虧缺灌溉對作物產量及WUE的影響

研究表明，作物的產量與WUE均為膜下滴灌＞滴灌＞傳統地面灌，節水灌溉技術的發展實現了節水的同時達到高產的目標。在不同灌溉方式下虧缺灌溉對作物產量均產生了顯著負效應。產量的平均降低率分別為8.93%、4.98%和5.50%；Z值的95%置信區間分別為（-11.35%～-6.44%）、（-7.28%～-2.62%）和（-8.81%～-2.09%）。虧缺灌溉在不同的灌溉方式下對WUE均產生了顯著的正效應，WUE的平均提升率分別為15.95%、8.02%和8.85%；Z值的95%置信區間分別為（10.47%～21.69%）、（3.63%～12.59%）和（2.79%～15.27%）。圖5

2.6 偏愛性檢驗

研究表明，虧缺灌溉下東北地區作物的WUE和200～400 mm降水量條件下的WUE本身不具有顯著作用，因此不參與失安全數的計算。產量和WUE的合并效應值遠大于5n+10，結果可靠；產量的所有分組失安全數均大于5n+10，結果可靠；WUE所有分組失安全數均大于5n+10，結果可靠。表2

3 討 論

3.1

根據年降水量劃分，200 mm以下為干旱區，200～400 mm為半干旱區［28］。我國北方大部分地區處于干旱半干旱區中。因此根據降水量的不同劃分為＜200mm、200～400 mm和＞400 mm三個降水量級別進行分組分析。根據研究收集的數據計算不同降水量下的不同作物的平均產量以及WUE。進行分組分析時，每一分組組內研究數不低于10條或者低于10條但數據來源于3篇不同的文獻［29］。由于研究中以噴灌為灌溉方式的數據僅有8條且僅來源于兩篇文獻，微噴灌數據僅有6條且來源于一篇文獻，因此剔除噴灌和微噴灌，保留滴灌、傳統地面灌和膜下滴灌進行分組分析。

虧缺灌溉對作物的影響主要是通過水分脅迫使植物合成脫落酸（ABA）來抑制氣孔開放、降低蒸散發來增強抵抗水分脅迫的能力［30-31］。產生水分虧缺補償效應，當復水后作物的生長速率明顯加快，提高作物的光合速率［32］，達到在產量不顯著下降的情況下提高WUE的效果［33］。638組數據分析表明，虧缺灌溉對作物產量產生了明顯的負效應；對作物WUE產生明顯正效應，而且在不同條件下，產量和WUE的變化率存在一定差異。

3.2

在華北和西北地區虧缺灌溉均使作物產量明顯降低，作物WUE明顯提升，可能是因為雖然虧缺灌溉的方式可以刺激作物根部產生水分虧缺補償作用，但因為夏季氣溫過高，導致作物的蒸散發量過大，會對作物的生長產生不利的影響，最終會造成作物的減產［34］。丁蓓蓓等［35］運用Meta分析研究發現，華北地區冬小麥在限水灌溉情況下表現出顯著的減產作用并提升了WUE；黃悅等［36］運用Meta分析研究表明，滴灌玉米在不充分灌溉的情況下產量明顯降低，WUE有明顯提升，均與研究結果相符。而東北地區作物WUE并無顯著提升，可能是因為東北地區處于溫帶濕潤、半濕潤大陸性季風氣候，地溫增長緩慢、土壤水分大，虧缺灌溉難以產生根區的水分虧缺補償作用，并不能顯著增強水資源的利用效率［37］。

3.3

鄭健等［38］研究發現，虧缺灌溉可以顯著提高小麥、玉米和棉花的WUE，此結論與試驗研究結果相符，但其研究結果顯示WUE提升率小麥＞玉米＞棉花，與研究結果WUE提升率棉花＞小麥＞玉米所不符，是因為其試驗數據收集范圍為全國范圍，整體數據可能存在較大差異，且地域、氣候等條件與研究有較大差異，使結論有所偏差。研究結果表明，滴灌和膜下滴灌相較于傳統地面灌在擁有較高產量的同時擁有較高的WUE，并且滴灌在虧缺灌溉下的WUE提升率最高，與申孝軍［11］和劉一龍［39］的試驗結論類似。

4 結 論

4.1

在我國北方地區虧缺灌溉顯著降低了作物的產量，平均減產率達6.66%，華北、西北和東北均有顯著的負效應；顯著提升了作物WUE，平均提升率達10.59%，華北和西北地區有顯著的正效應，東北地區WUE提升率不顯著。

4.2

虧缺灌溉對不同作物產量均產生了負效應，減產率棉花＞玉米＞小麥；WUE（正效應）提升率棉花＞小麥＞玉米。虧缺灌溉對棉花的產量和WUE影響最大。

4.3

虧缺灌溉在不同降水量和不同灌溉方式下對作物產量均產生了顯著的負效應，減產率200～400 mm＞（＜200 mm）＞（＞400 mm），滴灌＞膜下滴灌＞傳統地面灌；對作物WUE效果有所不同，降水量方面在＜200 mm和＞400 mm條件下均有顯著的正效應，在200～400 mm條件下提升率不顯著，灌溉方式方面均有顯著提升，且滴灌＞膜下滴灌＞傳統地面灌溉。

參考文獻（References）

［1］付凌暉，劉愛華.中國統計年鑒［M］.北京：中國農業出版社，2021：261-262.

FU Linghui， LIU Aihua. China Statistical Yearbook ［M］.Beijing： China Agriculture Press， 2021： 261-262.

［2］"""" 中華人民共和國水利部.2021年中國水資源公報［R］.2021.

Ministry of Water Resources of the People's Republic of China. 2021 China Water Resources Bulletin ［R］.2021.

［3］ 王慶偉， 于大炮， 代力民， 等. 全球氣候變化下植物水分利用效率研究進展［J］. 應用生態學報， 2010， 21（12）： 3255-3265.

WANG Qingwei， YU Dapao， DAI Limin， et al. Research progress in water use efficiency of plants under global climate change［J］. Chinese Journal of Applied Ecology， 2010， 21（12）： 3255-3265.

［4］ 楊鑫， 穆月英. 中國糧食生產與水資源的時空匹配格局［J］. 華南農業大學學報（社會科學版）， 2019， 18（4）： 91-100.

YANG Xin， MU Yueying. Spatial-temporal matching patterns of grain production and water resources［J］. Journal of South China Agricultural University （Social Science Edition）， 2019， 18（4）： 91-100.

［5］ 胡化廣， 張振銘， 吳生才， 等. 植物水分利用效率及其機理研究進展［J］. 節水灌溉， 2013，（3）： 11-15.

HU Huaguang， ZHANG Zhenming， WU Shengcai， et al. Advance of research on water use efficiency of plant and its mechanism［J］. Water Saving Irrigation， 2013，（3）： 11-15.

［6］ 楊北方， 楊國正， 馮璐， 等. 虧缺灌溉對棉花生長和水分利用效率的影響研究進展［J］. 應用生態學報， 2021， 32（3）： 1112-1118.

YANG Beifang， YANG Guozheng， FENG Lu， et al. Effects of deficit irrigation on cotton growth and water use efficiency： a review［J］. Chinese Journal of Applied Ecology， 2021， 32（3）： 1112-1118.

［7］ Jiang J， Huo Z L， Feng S Y， et al. Effect of irrigation amount and water salinity on water consumption and water productivity of spring wheat in Northwest China［J］. Field Crops Research， 2012， 137： 78-88.

［8］ 張潔梅， 武繼承， 楊永輝， 等. 不同節水灌溉方式對小麥產量及水分利用效率的影響［J］. 節水灌溉， 2016，（8）： 30-32， 37.

ZHANG Jiemei， WU Jicheng， YANG Yonghui， et al. Effect of different irrigation technology on yield and water use efficiency of wheat［J］. Water Saving Irrigation， 2016，（8）： 30-32， 37.

［9］ 羅迪漢， 王勇， 宇宙. 不同灌水定額對覆膜滴灌玉米生長、產量及水分利用效率的影響［J］. 節水灌溉， 2015，（7）： 5-8.

LUO Dihan， WANG Yong， YU Zhou. Influence of drip irrigation quota on film maize growth， yield and water use efficiency［J］. Water Saving Irrigation， 2015，（7）： 5-8.

［10］ Zhang D M， Luo Z， Liu S H， et al. Effects of deficit irrigation and plant density on the growth， yield and fiber quality of irrigated cotton［J］. Field Crops Research， 2016， 197： 1-9.

［11］ 申孝軍， 陳紅梅， 孫景生， 等. 調虧灌溉對膜下滴灌棉花生長、產量及水分利用效率的影響［J］. 灌溉排水學報， 2010， 29（1）： 40-43.

SHEN Xiaojun， CHEN Hongmei， SUN Jingsheng， et al. Response of different water deficit on cotton growth and water use efficiency and yield under mulched drip irrigation［J］. Journal of Irrigation and Drainage， 2010， 29（1）： 40-43.

［12］"" oaltay N， KaradaE. Introduction to meta-analysis ［J］. Leadership and organizational outcomes： Meta-analysis of empirical studies，" 2015： 19-28.

［13］ Gurevitch J， Curtis P S， Jones M H. Meta-analysis in ecology［M］// Advances in Ecological Research." Amsterdam： Elsevier， 2001： 199-247.

［14］ Hedges L V， Gurevitch J， Curtis P S. The meta-analysis of response ratios in experimental ecology［J］. Ecology，" 1999， 80（4）： 1150.

［15］ Gurevitch J， Morrow L L， Wallace A， et al. A meta-analysis of competition in field experiments［J］. The American Naturalist， 1992， 140（4）： 539-572.

［16］ Crouzeilles R， Curran M， Ferreira M S， et al. A global meta-analysis on the ecological drivers of forest restoration success［J］. Nature Communications， 2016， 7： 11666.

［17］ Romero-Olivares A L， Allison S D， Treseder K K. Soil microbes and their response to experimental warming over time： a meta-analysis of field studies［J］. Soil Biology and Biochemistry， 2017， 107： 32-40.

［18］ 陸欣， 謝英荷. 土壤肥料學［M］. 2版. 北京： 中國農業大學出版社， 2011.

LU Xin， XIE Yinghe. Soil fertilizer science［M］. 2nd ed. Beijing： China Agricultural University Press， 2011.

［19］ 鄭鳳英， 彭少麟. 生態學整合分析中兩種常用效應值的實例應用比較［J］. 生態科學， 2005， 24（3）： 250-253.

ZHENG Fengying， PENG Shaolin. Comparison of two effect sizes of meta-analysis commonly used in ecology［J］. Ecologic Science， 2005， 24（3）： 250-253.

［20］"" Morgan P B， Ainsworth E A， Long S P. How does elevated ozone impact soybean A meta‐analysis of photosynthesis， growth and yield ［J］. Plant， Cell amp; Environment， 2003， 26（8）： 1317-1328.

［21］ Luo Y Q， Hui D F， Zhang D Q. Elevated CO2 stimulates net accumulations of carbon and nitrogen in land ecosystems： a meta-analysis［J］. Ecology， 2006， 87（1）： 53-63.

［22］ Niu Z D， Nie Y X， Zhou Q， et al. A brain-region-based meta-analysis method utilizing the Apriori algorithm［J］. BMC Neuroscience， 2016， 17（1）： 23.

［23］ 陳利軍， 寶哲， 林濤， 等. 基于Meta-analysis的新疆主要作物地膜覆蓋產量及水分利用效率分析［J］. 生態學雜志， 2022， 41（4）： 661-667.

CHEN Lijun， BAO Zhe， LIN Tao， et al. A meta-analysis on the yield and water use efficiency of main crops covered with plastic film in Xinjiang［J］. Chinese Journal of Ecology， 2022， 41（4）： 661-667.

［24］ Chen H H， Li X C， Hu F， et al. Soil nitrous oxide emissions following crop residue addition： a meta-analysis［J］. Global Change Biology， 2013， 19（10）： 2956-2964.

［25］ Nakagawa S， Noble D W A， Senior A M， et al. Meta-evaluation of meta-analysis： ten appraisal questions for biologists［J］. BMC Biology， 2017， 15（1）： 18.

［26］ 賈濤濤， 廖李容， 王杰， 等. 基于Meta分析的放牧對黃土高原草地生態系統的影響［J］. 草地學報， 2022， 30（10）： 2772-2781.

JIA Taotao， LIAO Lirong， WANG Jie， et al. Effects of grazing on grassland ecosystem on the Loess Plateau based on A meta-analysis［J］. Acta Agrestia Sinica， 2022， 30（10）： 2772-2781.

［27］ Hoeve M， Stams G J J M， van der Put C E， et al. A meta-analysis of attachment to parents and delinquency［J］. Journal of Abnormal Child Psychology，" 2012， 40（5）： 771-785.

［28］ 朱飆， 張強， 李春華， 等. 我國干旱半干旱區氣候變化特征及其對干濕波動的影響［J］. 大氣科學學報， 2023， 46（1）： 42-54.

ZHU Biao， ZHANG Qiang， LI Chunhua， et al. Characteristics of climate change in arid and semi-arid areas of China and its influence on climatic dry-wet fluctuation［J］. Transactions of Atmospheric Sciences， 2023， 46（1）： 42-54.

［29］ Wittig V E， Ainsworth E A， Naidu S L， et al. Quantifying the impact of current and future tropospheric ozone on tree biomass， growth， physiology and biochemistry： a quantitative meta-analysis［J］. Global Change Biology， 2009， 15（2）： 396-424.

［30］ 趙翔， 李娜， 王棚濤， 等. 脫落酸調節植物抵御水分脅迫的機制研究［J］. 生命科學， 2011， 23（1）： 115-120.

ZHAO Xiang， LI Na， WANG Pengtao， et al. Regulation of abscisic acid on plant resistance to water stress［J］. Chinese Bulletin of Life Sciences， 2011， 23（1）： 115-120.

［31］ 吳榮軍. 地表臭氧和土壤水分虧缺對植物的交互效應研究進展［J］. 生態學雜志， 2017， 36（3）： 846-853.

WU Rongjun. Research advance in interactive effects of ozone concentration and soil water deficit on plants［J］. Chinese Journal of Ecology，" 2017， 36（3）： 846-853.

［32］ 頡君麗， 張恒嘉， 李有先， 等. 膜下滴灌調虧對加工番茄產量和水分利用效率的影響［J］. 灌溉排水學報， 2012， 31（1）： 78-81.

XIE Junli， ZHANG Hengjia， LI Youxian， et al. Effect of regulated deficit drip irrigation on economic yield and water use efficiency of processing tomato mulched with plastic film［J］. Journal of Irrigation and Drainage， 2012， 31（1）： 78-81.

［33］ 康紹忠， 杜太生， 孫景生， 等. 基于生命需水信息的作物高效節水調控理論與技術［J］. 水利學報， 2007， 38（6）： 661-667.

KANG Shaozhong， DU Taisheng， SUN Jingsheng， et al. Theory and technology of improving irrigation water use efficiency based on crop growing water demand information［J］. Journal of Hydraulic Engineering， 2007， 38（6）： 661-667.

［34］ Yang X S， Short T H， Fox R D， et al. Transpiration， leaf temperature and stomatal resistance of a greenhouse cucumber crop［J］. Agricultural and Forest Meteorology， 1990， 51（3/4）： 197-209.

［35］ 丁蓓蓓， 張雪靚， 趙振庭， 等. 華北平原限水灌溉條件下冬小麥產量及水分利用效率變化的Meta分析［J］. 灌溉排水學報， 2021， 40（12）： 7-17.

DING Beibei， ZHANG Xueliang， ZHAO Zhenting， et al. Change in winter wheat yield and its water use efficiency as affected by limited irrigation in North China Plain： a meta-analysis［J］. Journal of Irrigation and Drainage， 2021， 40（12）： 7-17.

［36］ 黃悅， 李思恩， 胡丹， 等. 基于Meta-Analysis方法分析滴灌對玉米水分利用效率及產量的影響［J］. 中國農業大學學報， 2022， 27（5）： 96-105.

HUANG Yue， LI Sien， HU Dan， et al. Effects of drip irrigation on water use efficiency and yield of maize based on Meta-Analysis［J］. Journal of China Agricultural University， 2022， 27（5）： 96-105.

［37］ Takamura Y， Takeuchi S， Hasegawa H. Studies on the Effects of Soil Temperature upon the Growth of Crop Plants： III Soil temperature and leaf emergence of rice plant.： VIII Relation of temperature of several parts of rice plant to the rate of leaf emergence［J］. Japanese Journal of Crop Science， 1961， 29（2）： 195-198.

［38］ 鄭健， 潘占鵬， 顏斐， 等. 基于Meta評價控制性分根交替灌溉的作物水分利用效率［J］. 江蘇大學學報（自然科學版）， 2019， 40（3）： 332-337.

ZHENG Jian， PAN Zhanpeng， YAN Fei， et al. Evaluation of crop water use efficiency for controlled root-dividing alternate irrigation based on Meta-analysis［J］. Journal of Jiangsu University （Natural Science Edition）， 2019， 40（3）： 332-337.

［39］ 劉一龍， 張忠學， 郭亞芬， 等. 膜下滴灌條件下不同灌溉制度的玉米產量與水分利用效應［J］. 東北農業大學學報， 2010， 41（10）： 53-57.

LIU Yilong， ZHANG Zhongxue， GUO Yafen， et al. Corn yield and water using efficiency of different irrigation schedule with the drip irrigation under mulch［J］. Journal of Northeast Agricultural University， 2010， 41（10）： 53-57.

Analysis of yield and water use efficiency of under-irrigated crops" based on meta-analysis

Abstract：【Objective】 In order to comprehensively analyze the effects of deficit irrigation on the yield and water use efficiency of major crops in northern China.

【Methods】" In this study， meta-analysis was used to quantitatively analyze the changes of crop yield and water use efficiency after deficit irrigation， and subgroup analysis was performed to analyze the changes of different regions， crops， precipitation and irrigation methods.

【Results】 Insufficient irrigation significantly reduced crop yield in northern China， with an average yield reduction rate of 6.66%， and the average yield reduction rate in northeast China was the most significant， reaching 9.43%. The water use efficiency of crops was significantly improved， with an average improvement rate of 10.59%. The water use efficiency in northwest China was the most significant， reaching 12.70%， while the water use efficiency in northeast China did not improve significantly. The yield of different crops， wheat， corn and cotton， the highest yield reduction rate of cotton was 10.67%， and the water use efficiency was significantly improved， and the highest increase rate of cotton reached 15.63%. There was a significant yield reduction effect in different precipitation ranges， and the yield decreased by 10.74% in the 200-400 mm range， but the water use efficiency in this interval did not improve significantly. The yield under traditional ground irrigation， drip irrigation and submembrane drip irrigation were significantly reduced， the yield reduction rate of drip irrigation was up to 8.93%， the water use efficiency was significantly improved， and the WUE improvement rate under drip irrigation was up to 15.95%.

【Conclusion】 The results show that deficit irrigation can significantly improve crop water use efficiency and significantly reduce crop yield， but the effect is different under different planting areas， crop species， climatic conditions and irrigation methods.

Key words：meta-analysis; deficit irrigation; yield; water use efficiency