水稻是稻田生態(tài)系統(tǒng)中主要生產(chǎn)作物，氮素是影響水稻生長的一個重要營養(yǎng)元素，磷和鉀是除氮素外對水稻生長具有同等重要作用的營養(yǎng)元素。植物體內(nèi)碳幾乎全部是由植株自身光合作用同化 CO2 形成碳水化合物，而光合碳代謝與氮素的投入、植株氮素同化之間關(guān)系非常密切。因此，研究稻田生態(tài)系統(tǒng)碳氮循環(huán)耦合關(guān)系具有一定的理論意義。本研究以稻田生態(tài)系統(tǒng)長期定位試驗為對象，分析等氮投入不同氮源、不同氮磷鉀施肥配比二種施肥方式下水稻植株體內(nèi)碳、氮的積累與分配特征，探討不同施肥水平下水稻植株碳氮累積關(guān)系，為稻田生態(tài)系統(tǒng)中碳氮循環(huán)耦合機制提供一定的理論依據(jù)。
使用定氮儀檢測得到如下主要結(jié)果： 
   （1）基于等氮投入、不同氮源施肥長期定位試驗，分析水稻植株碳、氮積累與分配。結(jié)果表明，水稻各器官的碳含量在不同處理之間沒有明顯差異（P>0.05），但氮含量有明顯的差異。有機–無機配施處理的莖葉、籽實中氮含量分別為 8.9  ~ 10.2 g.kg-1 和 11.9 ~ 14.8 g.kg-1，比施用化肥處理的高 13% ~ 53%和 9% ~ 19%，比對照（不施肥）高 12% ~ 77%和 23% ~ 32%。水稻碳、氮儲量大部分積累在植株的地上部分，其中，有機–無機施肥處理的籽實中碳、氮儲量較大，分別為 3467.8 ~ 4323.9 kg.hm-2和 120.3 ~ 135.2 kg.hm-2，比施用化肥處理分別高 13% ~ 23%和 26% ~ 45%。莖葉和籽實中碳儲量占整個植株中儲量的 34% ~ 38%和 51% ~ 60%；氮儲量占總氮儲量的 28% ~ 34%和 61% ~ 68%。結(jié)果表明，籽實是水稻植株主要的碳、氮匯，有機–無機肥料配施有利于水稻氮的吸收和積累，對于水稻碳氮固定和累積有一定的促進(jìn)作用。 
   （2）基于我國南方雙季稻田區(qū) 20 a 施肥處理長期定位試驗，分析不同氮磷鉀施肥水平對水稻碳、氮積累與分配。結(jié)果表明，水稻籽實和莖葉中的碳含量普遍高于根部碳含量；籽實碳含量在 N 處理下zui高，為 432.79 g.kg-1，其余施肥處理下籽實碳含量的差異不顯著。而氮含量在不同施肥處理下差異較大，以 N 處理下zui高，為 18.90 g.kg-1，其次是 NPK 處理，為 17.93 g.kg-1。水稻碳、氮儲量大部分積累在植株地上部分的籽實和莖葉中，分別是地下儲量的 6.8~9.2 和 9.8~14.1 倍。隨著施氮水平的增加，水稻籽實中的碳儲量也相應(yīng)增加，而在相同的施氮水平下，偏施氮肥處理水稻籽實中的碳氮儲量明顯低于 NPK 處理，NC 處理的籽實碳氮含量低于 NPKC。因此，與偏施氮肥相比，氮磷鉀三大元素的綜合施用更有利于水稻生長過程中碳氮的累積和分配。 
  （3）利用等氮投入不同氮源和不同氮磷鉀投入兩種施肥方式對不同生育期水稻植株生長過程中碳氮的積累與分配分析表明，在水稻分蘗期和孕穗期，相對于其它施肥處理單施化肥處理顯著增加水稻植株體內(nèi)氮含量，如孕穗期時，寧鄉(xiāng)點根部和地上部分水稻氮含量在NPK處理下zui高，分別為11.87 g.kg-1和20.06 g.kg-1；從抽穗期至成熟期時，有機-無機結(jié)合的施肥方式有效促進(jìn)了水稻植株對氮素的吸收和碳氮的積累，如寧鄉(xiāng)點晚稻成熟期籽實氮含量在 LOM 和 HOM 處理下顯著zui高，分別為 20.36 g.kg-1和 21.22 g.kg-1。研究表明，合理的施肥能在水稻不同生長時期有效促進(jìn)植株內(nèi)碳氮的吸收和累積。 
（4）在等氮投入不同氮源的條件下，有機-無機結(jié)合配施顯著降低了成熟期籽實碳氮比，其比值為 28.0~35.0，是 NPK 處理的 84%左右；不同氮磷鉀配施下，除CK 處理外，籽實碳氮比在其余施肥處理下沒有顯著性差異，莖葉 C/N 以 N 處理下顯著zui高，為 67.6。在水稻各個生育期，有機肥-無機結(jié)合配施均降低了植株中碳氮比，不同氮磷鉀投入下，添加有機物循環(huán)的處理（NPC 和 NPKC）下水稻植株碳氮比均低于無循環(huán)處理（NP 和 NPK），主要是因為配施有機肥增加了水稻植株體內(nèi)氮素的含量。 
    在介紹了以上的介紹后，我們了解到稻植株地上部分是主要的碳氮匯，其中籽實碳氮儲量較高。隨著施氮水平的增加，水稻籽實中的碳儲量也相應(yīng)增加，在相同的施氮水平下，氮
磷鉀綜合施用比偏施氮肥處理更有利于水稻生長過程中碳氮的累積。在等氮投入不同氮源下，有機-無機肥配施顯著提高了水稻植株體內(nèi)氮素的含量；在不同氮磷鉀投入下，添加有機物循環(huán)處理下水稻植株體內(nèi)碳氮含量及儲量均普遍高于無有機物循環(huán)處理，可見添加有機養(yǎng)分能促進(jìn)了生長過程中水稻碳氮的同化與吸收。研究表明，合理的施肥能有效促進(jìn)水稻植株碳氮的固定和累積，有機–無機肥料配施有利于水稻氮的吸收和積累，對于促進(jìn)水稻植株碳氮的固定和累積還具有一定的潛力。