迫于全球淡水资源严重短缺和粮食需求日益增长的双重压力，提高作物的水分生产力（WP，定义为单位面积的耗水量所生产的粮食产量）是解决未来粮食生产的一种重要手段。系统地了解玉米水分生产力的空间变异、未来可实现的WP潜力、以及不同环境因子和管理措施对水分生产力的影响，对保证全球粮食安全、实现水资源的可持续利用具有重要指导意义。本研究基于大量前人已报道的田间试验，借助Meta分析方法从中国和全球尺度综合评价了灌溉玉米WP现状;评估了不同区域可实现的WP潜力;分析了土壤特性、气候、管理措施对WP与产量的影响;同时重点解析了水分管理和优化氮肥对玉米WP的影响，并明析了不同管理条件下影响WP和产量的最大贡献率。本研究的具体结果如下:
　　1、通过对5553个样本进行Meta分析，结果表明全球灌溉玉米平均WP为18.6kg ha-1mm-1。最高值为欧洲，最低为非洲，中间分别是亚洲、南美洲、和北美洲。中国灌溉玉米平均WP为22.23kg ha-1mm-1，区域之间变异较大，依次为东北地区（NE，26.23kg ha-1mm-1）＞华北平原（NCP，22.08kg ha-1mm-1）＞中国西北地区(NW，21.61kg ha-1mm-1)。以中国为例，通过混合效应模型分析可知，生育期降水量，灌溉量，实验年，氮肥施用量均显著影响玉米WP。地膜覆盖，秸秆还田，垄作以及施用保水剂(SAP)均有利于提高玉米WP。
　　2、基于边界法分析发现当前玉米WP仅实现WP潜力的20-46％，仍具有巨大的提升空间，从全球尺度，在2050年，若WP提高至可实现WP潜力的85％，与2005年相比，全球玉米产量可实现100％的增加，种植面积可减少20％，耗水量减少21％。类似的，中国WP潜力可实现48-60kg ha-1mm-1。
　　3、通过分析1490个成对的灌溉与非灌溉处理的玉米WP和产量可知，灌溉提高产量效应值30.35％，增加WP效应值9.91％，但灌溉对WP效应值的大小受季节性灌溉量，降水量，土壤有机质(SOM)和土壤容重的影响。此外，与雨养玉米相比，灌溉可使温室气体的排放强度降低了22-28％;在灌溉管理中，与充分灌溉相比，亏缺灌溉水平≥75％ETc，不仅保证了产量，而且WP效应值显著提高6.5％。优化灌溉方式与传统灌溉相比，玉米WP和产量的效应值分别为16.92％和2.26％。滴灌对产量增加的效应最高，其次是交替灌溉。
　　4、借助Meta分析方法，本研究发现过量施肥(氮盈余为正值，平均施肥量为278kg Nha-1)显著增加玉米耗水量，降低了WP，但并没有显著提高产量。氮肥不足（50kg Nha-1）不仪明显降低产量和WP，同时显著提高玉米水足迹。过量施肥对WP的影响在不同SOM利全氮亚组间变化明显，而施肥不足对WP、耗水量和水足迹的影响在不同SOM和不同土壤容重亚组间均有明显变化。WP随着氮肥的投入先升高后降低，当施氮量为200kg Nha-1时，继续增加氮肥投入量对提高WP并没有明显效果。