水稻是稻田生态系统中主要生产作物，氮素是影响水稻生长的一个重要营养元素，磷和钾是除氮素外对水稻生长具有同等重要作用的营养元素。植物体内碳几乎全部是由植株自身光合作用同化 CO2 形成碳水化合物，而光合碳代谢与氮素的投入、植株氮素同化之间关系非常密切。因此，研究稻田生态系统碳氮循环耦合关系具有一定的理论意义。本研究以稻田生态系统长期定位试验为对象，分析等氮投入不同氮源、不同氮磷钾施肥配比二种施肥方式下水稻植株体内碳、氮的积累与分配特征，探讨不同施肥水平下水稻植株碳氮累积关系，为稻田生态系统中碳氮循环耦合机制提供一定的理论依据。
使用定氮仪检测得到如下主要结果： 
   （1）基于等氮投入、不同氮源施肥长期定位试验，分析水稻植株碳、氮积累与分配。结果表明，水稻各器官的碳含量在不同处理之间没有明显差异（P>0.05），但氮含量有明显的差异。有机–无机配施处理的茎叶、籽实中氮含量分别为 8.9  ~ 10.2 g.kg-1 和 11.9 ~ 14.8 g.kg-1，比施用化肥处理的高 13% ~ 53%和 9% ~ 19%，比对照（不施肥）高 12% ~ 77%和 23% ~ 32%。水稻碳、氮储量大部分积累在植株的地上部分，其中，有机–无机施肥处理的籽实中碳、氮储量较大，分别为 3467.8 ~ 4323.9 kg.hm-2和 120.3 ~ 135.2 kg.hm-2，比施用化肥处理分别高 13% ~ 23%和 26% ~ 45%。茎叶和籽实中碳储量占整个植株中储量的 34% ~ 38%和 51% ~ 60%；氮储量占总氮储量的 28% ~ 34%和 61% ~ 68%。结果表明，籽实是水稻植株主要的碳、氮汇，有机–无机肥料配施有利于水稻氮的吸收和积累，对于水稻碳氮固定和累积有一定的促进作用。 
   （2）基于我国南方双季稻田区 20 a 施肥处理长期定位试验，分析不同氮磷钾施肥水平对水稻碳、氮积累与分配。结果表明，水稻籽实和茎叶中的碳含量普遍高于根部碳含量；籽实碳含量在 N 处理下zui高，为 432.79 g.kg-1，其余施肥处理下籽实碳含量的差异不显著。而氮含量在不同施肥处理下差异较大，以 N 处理下zui高，为 18.90 g.kg-1，其次是 NPK 处理，为 17.93 g.kg-1。水稻碳、氮储量大部分积累在植株地上部分的籽实和茎叶中，分别是地下储量的 6.8~9.2 和 9.8~14.1 倍。随着施氮水平的增加，水稻籽实中的碳储量也相应增加，而在相同的施氮水平下，偏施氮肥处理水稻籽实中的碳氮储量明显低于 NPK 处理，NC 处理的籽实碳氮含量低于 NPKC。因此，与偏施氮肥相比，氮磷钾三大元素的综合施用更有利于水稻生长过程中碳氮的累积和分配。 
  （3）利用等氮投入不同氮源和不同氮磷钾投入两种施肥方式对不同生育期水稻植株生长过程中碳氮的积累与分配分析表明，在水稻分蘖期和孕穗期，相对于其它施肥处理单施化肥处理显著增加水稻植株体内氮含量，如孕穗期时，宁乡点根部和地上部分水稻氮含量在NPK处理下zui高，分别为11.87 g.kg-1和20.06 g.kg-1；从抽穗期至成熟期时，有机-无机结合的施肥方式有效促进了水稻植株对氮素的吸收和碳氮的积累，如宁乡点晚稻成熟期籽实氮含量在 LOM 和 HOM 处理下显著zui高，分别为 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长时期有效促进植株内碳氮的吸收和累积。 
（4）在等氮投入不同氮源的条件下，有机-无机结合配施显著降低了成熟期籽实碳氮比，其比值为 28.0~35.0，是 NPK 处理的 84%左右；不同氮磷钾配施下，除CK 处理外，籽实碳氮比在其余施肥处理下没有显著性差异，茎叶 C/N 以 N 处理下显著zui高，为 67.6。在水稻各个生育期，有机肥-无机结合配施均降低了植株中碳氮比，不同氮磷钾投入下，添加有机物循环的处理（NPC 和 NPKC）下水稻植株碳氮比均低于无循环处理（NP 和 NPK），主要是因为配施有机肥增加了水稻植株体内氮素的含量。 
    在介绍了以上的介绍后，我们了解到稻植株地上部分是主要的碳氮汇，其中籽实碳氮储量较高。随着施氮水平的增加，水稻籽实中的碳储量也相应增加，在相同的施氮水平下，氮
磷钾综合施用比偏施氮肥处理更有利于水稻生长过程中碳氮的累积。在等氮投入不同氮源下，有机-无机肥配施显著提高了水稻植株体内氮素的含量；在不同氮磷钾投入下，添加有机物循环处理下水稻植株体内碳氮含量及储量均普遍高于无有机物循环处理，可见添加有机养分能促进了生长过程中水稻碳氮的同化与吸收。研究表明，合理的施肥能有效促进水稻植株碳氮的固定和累积，有机–无机肥料配施有利于水稻氮的吸收和积累，对于促进水稻植株碳氮的固定和累积还具有一定的潜力。