热胁迫对棉花产量参数影响的Meta分析：全球格局与区域异质性

《Agronomy Journal》：Meta-analysis to determine the effects of heat stress on cotton yield parameters

本综述通过Meta分析量化热胁迫对棉花产量参数（皮棉产量、铃重、铃数、保铃率及种子产量）的影响，整合43项研究揭示高温导致产量显著下降（SMD=-1.81，p=0.023），且效应受国家、热胁迫类型（昼/夜/复合）及生长阶段调控。研究强调需针对区域性气候差异（如美国减产显著而中国无统计学影响）制定适应性策略，为气候变化下棉花生产的稳产增效提供循证依据。

　　

热胁迫对棉花产量参数影响的综合评估

引言背景

棉花作为全球重要的经济作物，其生产可持续性正面临气候变化引发的热胁迫挑战。尽管已有大量研究关注温度升高对作物的普遍影响，但针对棉花关键产量参数（如皮棉产量、铃重、铃数等）的系统性量化分析仍显不足。本研究通过Meta分析方法，整合1997至2022年间发表的43项符合标准的研究，旨在明确热胁迫对棉花产量的具体影响模式，并探索地理分布、实验条件、热胁迫类型及生长阶段等调节因素的异质性作用。

研究方法与数据分析

研究采用系统性文献检索策略，覆盖ScienceDirect、Web of Science等主流数据库，运用随机效应模型（REM）计算标准化均值差（SMD）及95%置信区间（CI）。通过OpenMEE软件进行异质性检验（I²统计量）和亚组分析，确保结果稳健性。数据提取涵盖田间与控温环境实验，并通过漏斗图与敏感性分析验证发表偏倚。

热胁迫对产量参数的整体影响

分析表明，热胁迫显著降低棉花铃数（SMD=-2.02，p<0.001）和保铃率（SMD=-1.10，p<0.001），而对铃重（SMD=-0.38，p=0.094）和种子产量（SMD=-0.20，p=0.251）的影响未达统计学显著性。皮棉产量作为核心经济指标，受热胁迫负面影响最为突出（SMD=-1.81，p=0.023），且各参数间存在高异质性（I²≥74%），提示影响因素复杂。

地理区域的调节作用

国家层面的亚组分析揭示显著地域差异：美国研究显示铃数（SMD=-3.71）和皮棉产量（SMD=-2.38）大幅下降，而中国数据未呈现统计学显著效应。澳大利亚与巴基斯坦的铃重分别下降0.40和0.68个单位，英国则出现种子产量急剧减少（SMD=-2.77）。这种差异可能与地区特异性气候适应品种、灌溉制度及田间管理实践相关。

热胁迫类型与实验环境的异质性

昼夜复合型热胁迫导致铃数减少（SMD=-1.31），但单一昼间高温的影响更为剧烈（SMD=-4.65）。控温环境实验中，铃数与保铃率降幅显著大于田间条件，例如控温环境下铃数减少3.13个单位，而田间仅减少0.67个单位，反映自然环境的缓冲效应。值得注意的是，昼间高温反而使保铃率异常升高（SMD=2.45），可能与短期胁迫激活补偿机制有关。

生长阶段的关键敏感性

棉花对热胁迫的响应具有明显的阶段特异性。营养与生殖叠加期胁迫导致铃数锐减（SMD=-4.44），开花期则主要影响皮棉产量（SMD=-4.28）。相反，现蕾期热胁迫反而提升铃重（SMD=1.61）和种子产量（SMD=1.35），说明生殖前期可能存在短暂耐受窗口。这一发现强调了花期高温防护的农学优先级。

经济影响量化分析

基于美国农业部基准产量（850磅/英亩）和市场价格（0.68美元/磅），热胁迫导致的皮棉减产约3.24磅/英亩，相当于每英亩损失2.20美元。规模化农场（如万英亩规模）年损失可达2.2万美元，凸显热胁迫对产业链的经济压力。

结论与展望

本Meta分析证实热胁迫对棉花产量构成普遍威胁，但效应大小受地理、实验条件及生长阶段多重调节。未来研究需加强非洲、南亚等数据薄弱区的实证工作，并结合分子育种（如热应激基因筛选）与智能农艺（如精准灌溉）提升棉花气候韧性。建议优先开发花期耐高温品种及区域适应性管理方案，以应对全球变暖对棉花产业的长期挑战。

研究局限性

本研究受限于数据库覆盖范围（如ScienceDirect和Scopus为主源），可能遗漏非英语或地方性期刊文献。此外，印度、巴基斯坦等产棉大国的皮棉产量数据缺失，限制了经济分析结论的全球推广性。未来Meta分析需优化文献检索策略，增强发展中国家数据的代表性。