施氮量對鳳丹生長和籽粒產(chǎn)量影響的Meta分析

吳熠婷 裘剛 周勁節(jié) 朱美玲 姜美君 孟遠(yuǎn) 劉建超

摘 要 以已有文獻(xiàn)中有關(guān)施氮對中國鳳丹生長和籽粒產(chǎn)量影響的評估結(jié)果為統(tǒng)計(jì)樣本，采用Meta分析法，構(gòu)建施氮量對鳳丹影響的損失函數(shù)，為評估模型研究提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。研究結(jié)果表明：當(dāng)施氮水平為I3（150～199 kg·hm-2）時，最能滿足鳳丹高產(chǎn)的需求;當(dāng)?shù)窟^高時，鳳丹籽粒產(chǎn)量增長率會有所下降。施氮量對株高的影響呈先降后升趨勢，當(dāng)施氮水平為I14時（700～749 kg·hm-2），增高率達(dá)到峰值。

關(guān)鍵詞 鳳丹;施氮量;生長;產(chǎn)量;Meta分析

中圖分類號：S685.11 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.01.006

隨著社會的發(fā)展，人們不僅要吃得飽，還要吃得好。在快餐業(yè)的發(fā)展和飲食結(jié)構(gòu)、飲食習(xí)慣改變的強(qiáng)烈沖擊下，如何健康飲食已成為現(xiàn)代社會亟待解決的問題，其中對食用油的要求越來越高。鳳丹籽油是一種新型木本植物油，具備抗腫瘤、抗炎、改善心血管、調(diào)節(jié)免疫等醫(yī)療保健功能。世界各地廣為種植的鳳丹都起源于中國，中國是其栽培及遺傳多樣性的中心[1]。施肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要方式之一，對牡丹生長發(fā)育有直接調(diào)控作用，亦是改善油用牡丹產(chǎn)量與品質(zhì)的重要舉措[2-4]。在此之前，國內(nèi)外已有眾多學(xué)者在施氮量對鳳丹產(chǎn)量這一方向進(jìn)行研究整理，發(fā)表了相關(guān)學(xué)術(shù)研究報告，為該領(lǐng)域的發(fā)展邁出了重要的一步。本文嘗試運(yùn)用Meta分析方法，對不同施氮量下鳳丹生長和產(chǎn)量的差異進(jìn)行深入分析，以期為鳳丹的高產(chǎn)栽培提供參考依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? Meta分析

Meta分析（Meta-analysis），譯為“元分析”，最早于1976年由英國教育心理學(xué)家G. Glass提出，定義為：Meta分析是對具有相同目的且相互獨(dú)立的多個方面研究調(diào)查結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)的綜合能力評價和定量分析的一種研究方法。它本質(zhì)上是一種觀察性研究。一開始常應(yīng)用于心理學(xué)、醫(yī)學(xué)方面的研究，后逐漸引入生態(tài)學(xué)。與傳統(tǒng)的研究所不同，它使用現(xiàn)有的（發(fā)表與未發(fā)表）各獨(dú)立研究結(jié)果資料，不需要分析獨(dú)立研究中的每個觀察對象的原始數(shù)據(jù)。其主要優(yōu)勢包括：能對多項(xiàng)研究同時進(jìn)行綜合性評價和總結(jié);避免單個樣本的局限性，減少不必要的偏差;發(fā)現(xiàn)新的未闡明的問題。因此，Meta分析的使用，在一定程度上彌補(bǔ)了以往研究的不足之處，能夠較為客觀、完整地獲得分析結(jié)論。

1.2? 文獻(xiàn)篩選

為了更好地分析施氮量對鳳丹品質(zhì)的影響，以“鳳丹+品質(zhì)+氮”為關(guān)鍵詞，在中文文獻(xiàn)收入較全面的中文數(shù)據(jù)庫查找相關(guān)文獻(xiàn)，篩選出符合條件的文章。獲得一定量的初步文獻(xiàn)后，再根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行詳細(xì)的篩選：1）必須是對中國地區(qū)內(nèi)的鳳丹產(chǎn)量和品質(zhì)評估的文獻(xiàn)，不能是其他國家地區(qū)內(nèi)的鳳丹產(chǎn)量分析的文獻(xiàn)。2）有鳳丹品種、試驗(yàn)點(diǎn)位置、土壤指標(biāo)的文獻(xiàn)。3）必須是對鳳丹定量的數(shù)據(jù)分析的文獻(xiàn)，應(yīng)剔除定性、抽象的等理論方面的文獻(xiàn)。4）數(shù)據(jù)獨(dú)立。根據(jù)上述篩選標(biāo)準(zhǔn)，通過計(jì)算機(jī)處理和手工篩選的結(jié)合，進(jìn)行合理的梳理，最終共有30篇文獻(xiàn)達(dá)到了篩選要求，再按照標(biāo)準(zhǔn)對其分類，共提取出25組獨(dú)立樣本，這為研究分析提供較準(zhǔn)確的評估基礎(chǔ)。

1.3? 原理及步驟

將處理數(shù)據(jù)進(jìn)行分類：不施氮時，施氮量水平為I0;施0～99 kg·hm-2時，施氮量水平為I1;施100～149 kg·hm-2時，施氮量水平為I2;施150～199 kg·hm-2時，施氮量水平為I3;施200～249 kg·hm-2時，施氮量水平為I4;施250～299 kg·hm-2時，施氮量水平為I5;施300～349 kg·hm-2時，施氮量水平為I6;以此類推。

與一般的研究相類似，Meta分析的具體操作步驟進(jìn)行如下。

1）選題和立題。提出需要解決的問題。

2）文獻(xiàn)搜索。確定檢索策略和范圍，如采用什么關(guān)鍵詞等;并初步評估文獻(xiàn)質(zhì)量，按要求進(jìn)一步篩選。

3）數(shù)據(jù)分類與數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建。利用Excel表格記錄匯總，包括原文的數(shù)據(jù)和圖表。Mete分析要求參與研究的每個試驗(yàn)都是相互獨(dú)立的。假設(shè)每個獨(dú)立試驗(yàn)中的試驗(yàn)地點(diǎn)、試驗(yàn)條件、試驗(yàn)品種及對照組的觀測結(jié)果都是獨(dú)立的。通過Get ata Graph Digitizer 2.24軟件進(jìn)行圖形式的數(shù)據(jù)提取。直接提取文獻(xiàn)中明確給出的對照組與試驗(yàn)組的樣本數(shù)（Ne和Nc）、平均值（Xe和Xc）、標(biāo)準(zhǔn)差（Se和Sc）等結(jié)果，通過Origin軟件以圖表形式提取結(jié)果，并將結(jié)果數(shù)字化。如果文獻(xiàn)中提供的數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)誤（SE），那么可以根據(jù)公式（1）對標(biāo)準(zhǔn)差（SD）進(jìn)行轉(zhuǎn)換：

（1）式中，n為重復(fù)次數(shù)。

統(tǒng)計(jì)學(xué)指標(biāo)以響應(yīng)比（responseratios，RR） 出現(xiàn)，且計(jì)算 95%的置信區(qū)間（95%CI）：

（2）式中，對照組（ NPK） 和處理組（NPKM） 的變量NUE的平均值為NUEt 和 NUEe。在分析過程里，需要將RR對數(shù)化，使用一個自然對數(shù)響應(yīng)比（lnRR）來表示NUE受施用氮肥的影響程度：

以反應(yīng)比（response ratio，R）為指標(biāo)，研究施氮量對鳳丹產(chǎn)量的影響，其公式為：

（4）式中，Xe、Xc分別是一個獨(dú)立研究中試驗(yàn)組、對照組的平均值。反應(yīng)比根據(jù)以下公式轉(zhuǎn)化為百分比變化率：

（5）式中，正Y值表示施氮處理產(chǎn)生正效應(yīng)，負(fù)Y值則表示產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)。如果Y值的95%置信區(qū)間與0重合，則認(rèn)為施氮效果不顯著。

4）結(jié)果解釋、得出結(jié)論并對其評價。計(jì)算出研究的效應(yīng)值和置信區(qū)間，通常采用森林圖來直觀地解釋，檢驗(yàn)異質(zhì)性，對存在的異質(zhì)性采取相關(guān)措施。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 不同施氮量對鳳丹產(chǎn)量的影響

合理施氮可以提高鳳丹的產(chǎn)量。在施氮水平為I3之前，鳳丹產(chǎn)量增長率隨著施氮量的增加而逐漸增大;當(dāng)施氮水平為I3時，鳳丹產(chǎn)量增長率達(dá)到研究峰值，即58.19%。而在施氮水平為I15時，增長率達(dá)到最低值，即18.99%。當(dāng)施氮水平高于I3時，鳳丹增長率逐漸呈下滑趨勢。該研究表明，鳳丹的平均增產(chǎn)率為37.68%?？傊?，施氮量在一定程度上對鳳丹的產(chǎn)量起促進(jìn)作用，該研究中，施氮水平為I3時效果最佳（見圖1）。

通過Meta分析可以發(fā)現(xiàn)，在研究數(shù)據(jù)管理范圍內(nèi)，無論施氮量多少，都有利于鳳丹產(chǎn)量，當(dāng)施氮水平為I3時，鳳丹產(chǎn)量增長率為研究峰值。隨著施氮量的增加，鳳丹籽粒產(chǎn)量逐漸增大，在I3水平時產(chǎn)量達(dá)到最大，之后下降。研究表明，施用氮肥可以提高土壤肥力，但氮肥用量到達(dá)一定水平時，土壤肥力不再增加或者增加不明顯，這與不同氮肥水平處理下鳳丹產(chǎn)量呈現(xiàn)先升后降的趨勢相一致。鳳丹產(chǎn)量并不是施肥量越多越好，適量的施肥量不僅能節(jié)約成本還能增產(chǎn)增效[5]。

2.2? 不同施氮量對鳳丹株高的影響

株高是反映植株生長的重要指標(biāo)之一。施肥可以促進(jìn)植株對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，調(diào)控各部分器官。施肥處理對鳳丹株高的影響發(fā)育在不同階段不同。由圖2可見，鳳丹在不同施氮量處理下對其株高都有促進(jìn)作用，并呈現(xiàn)先降后升的趨勢，其平均增高率為14.51%。當(dāng)施氮水平為I14時，增高率達(dá)到峰值，即17.61%;當(dāng)施氮水平為I4時，增高率降至最低，即12.06%。

隨著施肥量的增加，鳳丹植株高度均不同程度地增大，可能由于低劑量復(fù)合肥可以增加土壤有機(jī)質(zhì)，提供油用牡丹所需的多種營養(yǎng)元素，有利于作物水分的吸收和礦質(zhì)離子運(yùn)輸，增加株高;施肥量越高，鳳丹的植株長得越高，容易發(fā)生徒長現(xiàn)象;施肥量過高時，容易產(chǎn)生毒素，導(dǎo)致鳳丹植株死亡;施肥量過低時，鳳丹的植株較為低矮，生長緩慢，這與杜婷研究結(jié)果一致[5]。

3? 小結(jié)與討論

分析結(jié)果表明，施氮量對鳳丹的生長具有促進(jìn)作用，對株高有明顯效果。當(dāng)施氮水平為I3（150～199 kg·hm-2）時，最能滿足鳳丹高產(chǎn)的需求;當(dāng)?shù)窟^高時，鳳丹籽粒產(chǎn)量增長率會有所下降。施氮量對株高的影響呈先降后升狀態(tài)，當(dāng)施氮水平為I14時（700～749 kg·hm-2），增高率達(dá)到峰值。

氮條件對鳳丹生長發(fā)育的影響是一個復(fù)雜過程，認(rèn)知這一過程，既需要關(guān)注鳳丹生長指標(biāo)，對其進(jìn)行分析，也要探究多方面因子及不同環(huán)境條件所帶來的綜合作用，以此向Mete分析提供多且可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。牡丹是多年生木本植物，因此需要大量且持續(xù)的養(yǎng)分供應(yīng)支撐多年生長。目前在中國研究油用牡丹合理施肥的試驗(yàn)較少，本研究雖參考了大量文獻(xiàn)但并沒有考慮到品種、地區(qū)等差異造成的影響，也沒有將溫度、土壤質(zhì)地等會對鳳丹產(chǎn)量和株高有影響的條件納入其中。

參考文獻(xiàn)：

[1] 魏冬峰，張利霞，常青山，等.氮磷鉀平衡施肥對鳳丹光合特性的影響[J].核農(nóng)學(xué)報，2016，30（11）：2265-2273.

[2] 姜天華，溫立柱，郭蕓琿，等.生物炭與氮肥配施對牡丹葉片氮素營養(yǎng)和籽粒品質(zhì)的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2017，28（9）：2939-2946.

[3] 姜天華，單佩佩，黃在范，等.施用氮肥對油用牡丹葉片氮素吸收積累與籽粒品質(zhì)的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2016，27（10）：3257-3263.

[4] 劉雙，吳安楠，王淑娟，等.油用牡丹對氮磷鉀元素的吸收和積累規(guī)律[J].經(jīng)濟(jì)林研究，2019，37（4）：172-178.

[5] 杜婷.套種方式和施肥量對甘肅省臨洮縣油用牡丹生長發(fā)育的影響[D].蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2018.

收稿日期：2021-09-19

基金項(xiàng)目：浙江省新苗人才項(xiàng)目（2020R412036）;浙江農(nóng)林大學(xué)暨陽學(xué)院人才啟動項(xiàng)目（RQ1905A01）;浙江農(nóng)林大學(xué)暨陽學(xué)院院級大學(xué)生科技創(chuàng)新活動計(jì)劃項(xiàng)目（JYKC2113，JYKC2101，JYKC2102）。

作者簡介：吳熠婷（1999—），女，浙江嘉興人，在讀本科生。E-mail：2569313081@qq.com。

*為通信作者，E-mail：20198001@zafu.edu.cn。