施肥和秸秆还田对稻田杂草化学计量特征的影响研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

自然环境中的诸多生态系统过程都受到n（氮）和p（磷）循环的各自不同程度的限制（chapin 1980）。

植物作为初级生产力的生产者，是整个生态系统维持和发展的基础，植物的根、茎、叶及果实等所含的n、p含量的高低均可作为植物本身的特征，而这些特征则与植物本身的物种特异性及与环境的互作密不可分（侯学煜 1986）。

如植物体在进行c固定时，其过程需要蛋白酶类参与，而蛋白酶类的合成、装配则以核酸（p）的复制为前提（sterner gren g i. the c: n: p stoichiometry of autotrophstheory and observations[j]. ecology letters, 2004, 7(3): 185-191. aerts r, chapin iii f s. the mineral nutrition of wild plants revisited[j]. advances in ecological research, 2000, 30: 1-67.chapin f s. the mineral nutrition of wild plants[j]. annual review of ecology and systematics, 1980: 233-260.ciuberkis s, bernotas s, raudonius s. long-term manuring effect on weed flora in acid and limed soils[j]. acta agriculturae scandinavica, section b-soil plant science, 2006, 56(2): 96100davis a s, renner k a, gross k l. weed seedbank and community shifts in a long-term cropping systems experiment[j]. weed science, 2005, 53(3): 296306herbert d a，w illiams m, rastetter e b. a model analysis of n and p limitation on carbon accumulation in a mazonian secondaryforestafter alternate land use abandonment[j] . bio-geochemistry, 2003, 65(1): 121-150.hessen d o, lyche a. inter-and intraspecific variations in zooplankton element composition[j]. archiv fr hydrobiologie, 1991, 121(3): 343-353.he j s, wang l, flynn d f b, et al. leaf nitrogen: phosphorus stoichiometry across chinesegrassland biomes[j]. oecologia, 2008, 155(2): 301-310.koerselman w, meuleman a f m. the vegetation n: p ratio: a new tool to detect the nature of nutrient t limitation[j]. journal of applied ecology, 1996, 33(6): 1441-1450.lambers h, chapin iii f s, pons t l. plant physiological ecology, 1998[j]marschner h. marschner's mineral nutrition of higher plants[m]. academic press, 2012.pastor j, bridgham s d. nutrient efficiency along nutrient availability gradients[j]. oecologia, 1999, 118(1): 50-58reed s c, townsend a r, davidson e a, et al. stoichiometric patterns in foliar nutrient resorp-tion across multiple scales[j]. new phytologist, 2012, 196(1): 173-180.sterner r w, elser j j. ecological stoichiometry: the biology of elements from molecules to the biosphere[m]. princeton university press, 2002.vitousek p m. nutrient cycling and nutrient use efficiency[j]. american naturalist, 1982: 553-572.韩文轩, 吴漪, 汤璐瑛, 等. 北京及周边地区植物叶的碳氮磷元素计量特征[j]. 2008.侯学煜. 中国植被地理及优势植物化学成分[j]. 1986.李儒海, 强胜, 邱多生, 等. 长期不同施肥方式对稻油两熟制油菜田杂草群落多样性的影响 [j]. 生物多样性 , 2008,16(2): 118125牛得草, 董晓玉, 傅华. 长芒草不同季节碳氮磷生态化学计量特征 [j][j]. 草业科学, 2011, 28(6): 915-920.任书杰, 于贵瑞, 陶波, 等. 中国东部南北样带 654 种植物叶片氮和磷的化学计量学特征研究[j]. 环境科学, 2008, 28(12): 2665-2673.汤雷雷 , 万开元 , 陈防 . 养分管理与农田杂草生物多样性和遗传进化的关系研究进展[j]. 生态环境学报, 2010, 19(7): 17441749王冬梅, 杨惠敏. 4 种牧草不同生长期 c, n 生态化学计量特征[j]. 草业科学, 2011, 28(6): 921-925王凯博, 上官周平. 黄土丘陵区燕沟流域典型植物叶片 c, n, p 化学计量特征季节变化[j]. 生态学报, 2011, 31(17): 4985-4991.王勋, 朱练峰, 戴廷波, 等. 不同环境和基因型条件下水稻植株的糖氮比变化及其与产量形成的关系[j] . 中国稻米, 2008(6) : 1115.王晶苑, 王绍强, 李纫兰, 等. 中国四种森林类型主要优势植物的 c: n: p 化学计量学特征[j]. 植物生态学报, 2011, 35(6): 587-595.尹力初 , 蔡祖聪 . 长期不同施肥对玉米田间杂草种群组成的影响[j]. 土壤, 2005, 37(1): 5660曾德慧, 陈广生, 陈伏生, 等.不同林龄樟子松叶片养分含量及其再吸收效率[j].林业科学，2005, 41(5): 22-29.曾德慧, 陈广生. 生态化学计量学:复杂生命系统奥秘的探索[j]. 植物生态学报, 2005，29(6):1007-1019.

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：研究施加不同浓度氮肥及秸杆还田保护性耕作处理下，稻田主要杂草的n，p含量及化学计量特征，明确杂草在不同施肥处理以及耕作模式下n,p及n：p化学计量特征，并在一定程度上反映农田土壤的n，p养分含量的计量特征。

拟解决的关键问题： 1 农田主要杂草植物的n，p养分含量及其计量特征对不同梯度n施肥处理间的响应 2 同种施肥处理不同秸秆还田耕作模式下，农田主要杂草植物的n，p养分含量及其计量特征的响应。

通过对以上问题的探究，分析稻田主要杂草的化学计量特征，进而反映出不同施肥和秸秆还田保护性耕作模式下稻田土壤的养分状况及其计量特征，判断其养分限制型，从而为稻田土壤、杂草的管理及利用提供科学依据，也对指导农业发展有一定的理论价值。

3. 研究的方法与方案

1 研究样地 江苏如皋秸杆还田试验田-稻田；江苏溧阳试验田-稻田2 研究对象 稻田常见杂草3 施肥处理及秸杆还田实验技术路线4样品采集及测定植物植株样品采集于2016年9月水稻生长的旺盛期，随机选择已经生长成熟且良好，没有疾病和虫蛀损害，没有动物啃食破坏和其他任何机械损伤的不同处理下常见杂草植物植株，采集其地上部分，采集的新鲜样品先平放于湿润的滤纸上，然后再盖上一层湿润的滤纸，装入自封袋封存，并至于保鲜的泡沫箱，2～3小时内带回实验室进行初步处理。

植物植株n、p含量测定将采集的杂草植株，清洗，沥干，擦去多余水分，装入自制的信封内于烘箱中105℃下杀青15min，然后在60℃～75℃条件下烘干至恒重（48h）。

采集的凋落叶片，首先进行杂物清理，并轻轻剪去叶柄，同样在60℃～75℃烘干至恒重（48h）。

4. 研究创新点

特色或创新之处1.分析植物体内n、p养分含量和及其化学计量比以及植物养分的利用率和判断植物的生长限制性元素的研究受到各国生态学家的重视，有关全球或区域大尺度上的草地植被的n、p化学计量特征已有较多研究，国内对农田作物的相关研究也不断涌现，但有关稻田杂草的相关研究鲜为报道。

2.不同施肥处理影响杂草多样性及其养分吸收, 施肥处理的杂草养分储量可观, 培肥潜力大。

杂草的 n、 p 计量比一定程度上可反映土壤n、p 计量特征。

5. 研究计划与进展

2016年7 月：于试实验田确定进行研究的常见杂草物种；2016年9 月：采集样品样并对样品进行烘干、粉碎、研磨、过筛等初步处理；2016年11-12月：测定植物植株全C、全N及全P含量，以及数据处理分析；2017年 3月：结题并完成初稿。