种植不同冬季作物对稻田甲烷、氧化亚氮排放和土壤微生物的影响

唐海明，肖小平，孙继民，汤文光，汪柯，李微艳，杨光立

湖南省土壤肥料研究所，湖南 长沙 410125

种植不同冬季作物对稻田甲烷、氧化亚氮排放和土壤微生物的影响

唐海明，肖小平，孙继民，汤文光，汪柯，李微艳，杨光立

湖南省土壤肥料研究所，湖南 长沙 410125

研究双季稻收获后填闲种植不同冬季作物在其生长季节内甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）的排放特征，对合理利用冬闲稻田、发展冬季作物生产及合理评价不同种植模式具有重要意义。采用静态箱-气相色谱法对冬季免耕直播黑麦草、紫云英和冬闲的双季稻田中CH4和N2O排放及其相关微生物数量变化进行了分析。在冬季作物生长期，不同冬季作物稻田CH4和N2O排放通量均显著高于对照（冬闲），CH4和N2O排放通量均表现为免耕直播黑麦草＞免耕直播紫云英＞冬闲；免耕直播黑麦草和紫云英处理稻田CH4排放量分别为2.28和1.07 g·m-2，分别比对照增加241.92%和60.63%；N2O排放量分别为0.59和0.48 g·m-2，分别比对照增加71.93%和40.06%；各处理稻田土壤产甲烷细菌、甲烷氧化细菌、硝化细菌及反硝化细菌的数量变化范围分别为0.33×102～163.37×102cfu·g-1、11.05×103～245.68×103cfu·g-1、3.21×103～178.26×103cfu·g-1和10.47×105～198.88×105cfu·g-1，免耕直播黑麦草和紫云英处理稻田土壤产甲烷细菌、甲烷氧化细菌、硝化细菌和反硝化细菌的数量均显著高于冬闲，其中免耕直播黑麦草处理稻田土壤的产甲烷细菌、甲烷氧化细菌和硝化细菌数量显著高于免耕直播紫云英处理，而免耕直播紫云英处理稻田土壤反硝化细菌的数量则显著高于免耕直播黑麦草处理。研究结果显示，种植不同冬季作物能促进稻田生态系统中CH4和N2O的排放，而这两种气体的排放量与稻田土壤产甲烷细菌、甲烷氧化菌、硝化细菌和反硝化细菌数量变化密切相关。

双季稻田；冬季作物；CH4；N2O；土壤微生物

大气中温室气体浓度的增加是导致全球变暖的主要因素，甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）是大气中两种重要的温室气体，对地球系统的能量收支和地球气候变化有重要影响（Ghosh等, 2003）。CH4和N2O单位分子的增温潜能分别是CO2的25和298倍(Bhatia等, 2005)，其气体浓度分别以每年约1%和0.2%～0.3%的速度增长(Verge等, 2007)。水稻是世界主要的粮食作物之一，占粮食作物面积的1/3，其生产过程中伴随着CH4和N2O等温室气体的产生，稻田在全球温室气体的计算中具有重要作用(田光明等, 2002)。因此，稻田温室气体的排放是目前农田环境的研究热点。

影响稻田CH4和N2O排放的因素较多，土壤微生物是影响其排放的关键因素(侯爱新等, 1997)。稻田CH4排放与产甲烷菌及甲烷氧化菌之间有着密切的关系，影响土壤中产甲烷菌和甲烷氧化菌的因素，均会影响稻田CH4的排放。硝化和反硝化作用是土壤N2O产生的主要过程(黄树辉和吕军, 2004)，土壤N2O的排放主要是硝化和反硝化细菌相互作用的结果(Ineson等, 1998)。目前，有关稻田CH4、N2O排放和微生物学机理的研究大多集中在水稻生长期内，主要在不同的种植模式、施肥制度、肥料种类、土壤类型、耕作方式、重金属和除草剂等方面(吕琴等, 2004; 陈哲等, 2009; 谭周进等, 2007a, 2007b; 罗兰芳等, 2007; 马二登等, 2010; 陈中云等, 2003; 杜宇峰和叶央芳, 2005)，对冬闲稻田温室气体排放的研究较少(刘惠等, 2007; 胡立峰等, 2006)，虽对不同冬季覆盖作物在其生长季节内稻田CH4和N2O排放影响有初步的研究(唐海明等, 2012)，但对其微生物学机理的研究迄今未见报道。

农田冬季覆盖作物是农业可持续发展的重要组成部分，它有利于提高土壤养分利用效率和农作物产量、减少稻田土壤侵蚀，并且能抑制杂草生长(Rittera等, 1998; Hermawan和Bomke, 1997)。若能充分利用稻田冬季和春季自然资源，可增加冬季稻田绿色作物覆盖度，减少冬季裸露，增加单位面积生物产量和土壤有机碳，抑制硝态氮淋溶，增加碳、氮蓄积，有利于确保粮油作物生产安全。为此，本文选择南方稻区2种具有代表性的冬季作物，以冬闲-双季稻为对照，初步探讨了免耕直播黑麦草(Lolium multiflorum L.)-双季稻、免耕直播紫云英(Astragalus sinicus L.)-双季稻2种冬季覆盖作物在其生长季节内稻田的CH4和N2O排放特征及相关功能细菌群的变化，以期阐明种植冬季覆盖作物对冬闲稻田土壤CH4和N2O排放特征及相关功能细菌群的影响。

图1 研究区冬季作物生长期降水量和平均气温变化特征Fig. 1 Variation characteristics of precipitation and average temperature during growth period of winter crop in the study area

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在湖南省农科院土壤肥料研究所实验网室内进行（28°11′58″ N, 113°04′47″ E）。试验土壤为第四纪红壤母质发育的红黄泥。试验始于2004年9月，试验前耕层土壤基础养分性状为：有机碳13.3 g·kg-1，全氮1.46 g·kg-1，全磷0.81 g·kg-1，全钾13.0 g·kg-1，碱解氮154.5 mg·kg-1，有效磷39.2 mg·kg-1，速效钾57.0 mg·kg-1，pH值5.40。试验地属亚热带季风性湿润气候，年均气温16.0～18.0 ℃，年均降水量1200～1700 mm，≥10 ℃活动积温5000～5800 ℃，无霜期260～310 d。冬季作物生长期降水和平均气温情况见图1。

1.2 试验设计及田间管理

试验设3个处理：冬闲-双季稻（CK）、免耕直播黑麦草-双季稻（T1）和免耕直播紫云英-双季稻（T2），每处理3次重复，随机区组排列，小区面积1.1 m2，规格为130 cm（长）×85 cm（宽）×100 cm（高）。试验小区为防渗水泥池，设有可封堵的排水口和灌水口，具有良好的排灌设备。冬季作物黑麦草供试品种为“多花黑麦草超高”，紫云英供试品种为“宁波大桥”。冬季作物具体的肥料用量及田间管理措施见表1。

表1 双季稻田冬季作物生长期田间管理措施Table 1 Different management practices during growth period of winter crop in double cropping paddy field

1.3 土壤和气样采集及测定

用静态暗箱-气相色谱法采集CH4和N2O气体。采样箱由5 mm厚PVC板制成，规格为30 cm×30 cm×100 cm，外部包有海绵和锡箔纸，以防止太阳照射导致的箱内气温变化过大和作物光合作用。在冬季作物播种后，于各处理稻田安装静态箱底座，底座入土5 cm，底座内分别含生长的冬季作物。分别在冬季作物播种后的第2 d开始进行气体采集，以后每隔7 d采集1次。每次采样时间为9:00—11:00，取样时将采样箱垂直安放在底座凹槽内并用水密封，保证箱内气体与大气不进行气体交换。箱盖上装有2个12 V小风扇，采样前将箱内顶部风扇打开，使箱内气体混和均匀。盖箱之后的0、10、20和30 min采样，用50 mL注射器从箱中抽取气体，通过旋转三通阀转移到0.5 L气体采样袋，备测。

采用经改装的气相色谱（Agilent 7890A，美国）和自动进样器测定CH4和N2O浓度，检测器分别是

火焰离子检测器（FID）和电子捕获检测器（ECD），进样口温度分别为200 ℃和330 ℃。分离材料为PQ填充柱，柱温55 ℃。标准气体由国家标准物质中心提供。

稻田CH4（mg·m-2·h-1）和N2O（μg·m-2·h-1）排放通量的计算公式如下（秦晓波等, 2006）：

F= ρh[273.15/(273.15+T)] dC/dt

式中：F为排放通量；ρ为CH4和N2O标准状态下的密度（0.714和1.964 kg·m-3）；h为经过水层高度调整后采样箱顶部距水面的实际高度（m）；dC/dt为采样过程中采样箱内CH4和N2O的浓度变化率；T为采样箱内的平均温度（℃）。

于冬季作物生长期2012年11月17日、2013年1月2日、2013年2月10日、2013年3月13日、2013年4月20日5个时期，每个小区用土钻通过5点取样法取0～20 cm土壤样品。为避免表层土微生物受空气的影响，去除0～5 cm土壤，选用5～15 cm处土壤剔除石砾及植物残体等杂物，对新鲜土样进行土壤微生物数量的测定。硝化细菌和反硝化细菌数量的测定，按李阜棣等(1996)的方法进行；产甲烷细菌和甲烷氧化细菌数量的测定，分别按徐光辉和郑洪元(1986)及Frans (1997)的方法进行。

数据处理、相关分析采用Excel 2003软件进行，方差分析和多重比较采用DPS 3.11(Data Processing System for Practical Statistics)软件进行，多重比较采用Duncan新复极差法。

图2 冬季作物生长期不同冬季覆盖作物下稻田CH4排放通量的动态Fig. 2 Dynamic of CH4flux in paddy fields during growth period under different winter cover crops

2 结果与分析

2.1 冬季作物生长期稻田CH4排放通量的动态

由图2可以看出，在冬季作物生长前期，由于气温较低，植株生长缓慢，稻田表现为对大气CH4微弱的吸收，表现为CH4汇；随着气温的升高和作物的生长，各处理稻田CH4排放通量逐渐增加，在次年2月中、下旬，各处理稻田CH4均出现了排放峰；在3月上旬，各处理稻田CH4出现了一个排放高峰。在冬季作物整个生长期，稻田CH4的平均排放通量表现为免耕直播黑麦草（T1）＞免耕直播紫云英（T2）＞冬闲（CK），这可能是由于在次年2月上旬以后，由于对黑麦草进行二次刈割，每次刈割后均追施氮肥，促进了地上部和地下部生长，植株代谢较强，呼吸旺盛，促进了稻田CH4的排放。

2.2 冬季作物生长期稻田N2O排放通量的动态

图3表明，冬闲稻田种植不同冬季覆盖作物对稻田N2O排放具有一定影响。在冬季作物整个生长期，不同处理稻田N2O排放通量表现为T1＞T2＞CK（图3）。T1和T2处理均于2012年11月25日出现一个N2O排放高峰，这可能是由于11月1日对各种冬季作物进行追施尿素所致；在次年2月10日，T1处理稻田出现了一个N2O排放高峰，这可能是由于2月4日对黑麦草进行第一次刈割后追施尿素所致；3月13日，T1处理稻田又出现一个N2O排放高峰，这可能是由于3月5日对黑麦草进行第2次刈割后施用尿素所致。

2.3 冬季作物生长期稻田产甲烷细菌和甲烷氧化细菌数量变化

在冬季作物生长期，不同冬季覆盖作物稻田土壤的产甲烷细菌数量均有明显的差异。土壤产甲烷细菌的数量在2013年3月13日达到最大值，T1、T2和对照的产甲烷细菌数量分别为163.37、54.58、31.31×102cfu·g-1。各处理间稻田土壤产甲烷细菌的数量差异均达显著差异，其中T1处理产甲烷细菌的数量均显著高于T2和CK，其大小顺序为T1＞T2＞CK。各处理稻田土壤甲烷氧化细菌的数量变化趋势与土壤产甲烷细菌变化相似，T1处理甲烷氧化细菌的数量均显著高于T2和CK，其大小顺序为T1

＞T2＞CK（表2）。T1处理稻田的产甲烷细菌和甲烷氧化细菌数量均显著高于T2和CK，这可能是每次对其刈割后追施尿素，施用氮肥（尿素）后促进了地上部和地下部生长，产生较多根系分泌物和脱落物等为土壤产甲烷菌和甲烷氧化细菌增加提供了相应的底物和能源(闽航等, 1994; 蒋静艳等, 2003)。

表2 冬季作物生长期稻田某些特殊生理群的微生物数量变化Table 2 Dynamic of the number of microbes of some special physiologic groups in paddy fields during growth period under different winter cover crops

2.4 冬季作物生长期稻田硝化细菌和反硝化细菌数量变化

各处理稻田土壤硝化细菌和反硝化细菌数量的变化如表2所示。在冬季作物整个生长期，各处理土壤硝化细菌的数量变化于（3.21～178.26）×103cfu·g-1之间，土壤反硝化细菌的数量变化于（10.47～198.88）×105cfu·g-1。T1处理硝化细菌的数量均显著高于T2和CK，其大小顺序为T1＞T2＞CK。各处理间稻田土壤反硝化细菌的数量差异均达显著差异，其中T2处理反硝化细菌的数量均显著高于T1和CK，其大小顺序为T2＞T1＞CK。在各处理中，T1处理稻田土壤硝化细菌和反硝化细菌数量均高于CK，可能是因为每次对其刈割后追施尿素，施用氮肥（尿素）后为土壤的硝化细菌和反硝化细菌生长繁殖提供了基础条件，促进其迅速生长繁殖，使其数量增加，从而促进了N2O排放通量。

图3 冬季作物生长期不同冬季覆盖作物下稻田N2O排放通量的动态Fig. 3 Dynamic of N2O flux in paddy fields during growth period under different winter cover crops

3 讨论

3.1 冬季作物生长期稻田CH4和N2O排放通量动态

稻田CH4的排放受作物品种、施肥类型、施肥

技术、轮作方式和土壤耕作方式的影响(Schutz等, 1989; Kerdchoechuen, 2005)。白小琳等(2010)研究表明，冬闲季稻田CH4排放极少，各处理CH4排放均接近于零。本研究结果表明，冬闲稻田的CH4排放通量在晚稻收获后表现为负排放或净吸收，这与刘惠等(2007)的研究结果一致。在冬季作物整个生长期，各处理稻田CH4排放通量表现为免耕直播黑麦草＞免耕直播紫云英＞冬闲，这可能与不同冬季作物的种类、生长及生理活动强弱、生物学产量有关(唐海明等, 2012)。在黑麦草不同生长阶段，由于对黑麦草进行二次刈割，然后追施氮肥，促进了植株地下和地上部分生长，促进稻田CH4排放量；免耕直播紫云英在不同的生长阶段，植株长势弱于免耕直播黑麦草，但仍能进行正常的生理活动，也有部分CH4排放，但其排放通量低于免耕直播黑麦草。

土壤N2O主要是由土壤微生物的硝化和反硝化过程所产生。作物种类不同，土壤N2O的排放量也不同。陈书涛等(2005)研究表明，作物类型显著影响农田N2O排放，种植作物促进了农田生态系统N2O的排放。本研究中，在冬季作物生长期，稻田出现不同的N2O排放高峰，这可能是每次对不同冬季作物施用氮肥（尿素）后为土壤硝化及反硝化的进行提供了丰富的氮素基础，使稻田释放出大量的N2O，这与Zou等(2007)研究结论一致。不同处理稻田N2O排放通量表现为免耕直播黑麦草＞免耕直播紫云英＞冬闲，这可能是由于在其生育期追施了两次氮肥，促进了稻田N2O排放；紫云英由于植株长势较弱，虽有部分N2O排放，但其排放通量低于黑麦草处理。冬季作物在生长后期，各处理稻田N2O排放通量均大于生长前期，这可能是由于气温逐渐增加，有利于土壤微生物的活动、冬季作物根系和地上部分生理活动的增强，从而促进了稻田N2O排放，这与O’Hara等(1985)的研究结果一致。在本试验中，晚稻收获后，水稻秸秆全部移至稻田外后种植冬季作物，稻田冬闲期间无稻草覆盖，CH4和N2O排放受秸秆还田的影响较少，耕作措施和作物的生理活动是造成各处理CH4和N2O排放差异的主要原因。

3.2 冬季作物生长期稻田CH4和N2O排放与某些特殊生理群微生物数量变化的关系

稻田CH4的生成要经过一系列复杂的生物化学反应，是产甲烷细菌和甲烷氧化细菌相互作用的结果，其数量和活性受许多因素的影响，如耕作制度、作物种类、土壤类型、施肥种类和方式、水分管理措施和温度等(侯爱新等, 1997; 吕琴等, 2004; 马二登等, 2010; 胡立峰等, 2006; 闽航等, 1994)。在本研究中，不同取样时期测定结果表明，产甲烷细菌数量一般比同期测定的甲烷氧化菌数低，但冬季作物生长中稻田有一定数量的CH4释放，这表明稻田土壤产甲烷细菌的甲烷形成活性高于甲烷氧化菌的甲烷氧化活性(闽航等, 1994)。同时，稻田CH4排放通量出现高峰时，土壤产甲烷细菌和甲烷氧化细菌数量均为高值；而在稻田CH4排放通量为低峰时，土壤产甲烷细菌和甲烷氧化细菌数量也较低，这表明土壤产甲烷细菌和甲烷氧化细菌数量的多少与CH4排放通量高低关系密切，这与李大明等(2013)的研究结果一致。温度是影响CH4排放通量和相关功能细菌数量的关键因素之一。蔡祖聪等(1998)研究表明，在18～31 ℃范围内，稻田CH4排放通量随土壤温度的升高而迅速增加，还影响产甲烷菌本身的数量和活性。在本研究中，稻田CH4排放通量、土壤产甲烷细菌和甲烷氧化细菌数量季节变化模式与气温变化规律相一致。各处理稻田土壤产甲烷细菌和甲烷氧化细菌数量大小顺序与其CH4排放通量大小顺序相一致，这说明土壤产甲烷细菌和甲烷氧化细菌数量的增加可能是CH4排放通量较高的原因之一。

硝化细菌和反硝化细菌在土壤中的数量分布受土壤氧化还原电位、pH、有机质含量等（谭周进等, 2007; 蒋静艳等, 2003; 陈书涛等, 2005; 蔡祖聪等, 1998）许多因素的影响。殷永娴等（1996）研究证明，过高浓度的NH4+-N会抑制硝化细菌的生长繁殖。罗兰芳等(2007)研究表明，当氮肥深施时（5 cm）普通尿素会影响硝化细菌和反硝化细菌的活性。谭周进等(2007)研究认为，长期施用30%有机肥处理稻田土壤硝化细菌数量较多，施用大量有机肥（60%）处理的反硝化细菌最多。在本研究中，根据不同取样时期测定结果表明，当所测定的土壤硝化细菌和反硝化细菌数量均为高值时，稻田N2O排放通量出现高峰；而土壤硝化细菌和反硝化细菌数量较低时，稻田N2O排放通量为低峰，这表明土壤硝化细菌和反硝化细菌数量的多少与N2O排放关系密切。这可能与冬季作物生长阶段的温度、施肥情况、作物生理活动的强弱有关，当冬季作物施入氮肥后，氮素释放迅速，刺激硝化细菌和反硝化细菌生长繁殖，为硝化细菌和反硝化细菌的生长繁殖提供了基础条件，从而促进了N2O排放。同时，适宜的温度有利于硝化细菌和反硝化细菌生长繁殖，当外界温度较低时，其数量减少，N2O排放通量出现低峰；当外界温度较高时，其数量增加，N2O排放通量出现高峰（图1、图2和表2）；这说明稻田N2O排放通量、土壤硝化细菌和反硝化细菌数量季节变化模式与温度变化规律相一致。

本研究在探明2种不同冬季覆盖作物在其生长

季节内稻田CH4和N2O排放变化规律基础上，仅定期测定了影响稻田CH4和N2O排放的产甲烷细菌、甲烷氧化细菌、硝化细菌和反硝化细菌数量的变化，对其群落结构、群落功能多样性和其他影响因子还需作进一步研究。

4 结论

不同冬季覆盖作物对冬闲期稻田CH4和N2O排放具有明显的影响，与冬闲稻田相比，种植冬季作物促进了稻田生态系统CH4和N2O的排放。在冬季作物生长期，各处理稻田CH4和N2O排放通量均表现为免耕直播黑麦草＞免耕直播紫云英＞冬闲，这可能与不同冬季作物的生长及生理活动强弱、生物产量的差异有关。

冬闲稻田CH4排放与土壤产甲烷细菌和甲烷氧化细菌数量关系密切。免耕直播黑麦草处理稻田产甲烷细菌和甲烷氧化细菌的数量均显著高于免耕直播紫云英和冬闲，大小顺序为免耕直播黑麦草＞免耕直播紫云英＞冬闲。冬闲稻田硝化细菌和反硝化细菌数量多少与N2O排放关系密切。免耕直播黑麦草处理稻田土壤硝化细菌的数量均显著高于免耕直播紫云英和冬闲，大小顺序为免耕直播黑麦草＞免耕直播紫云英＞冬闲。免耕直播紫云英处理稻田土壤反硝化细菌的数量均显著高于免耕直播黑麦草和冬闲，大小顺序为免耕直播紫云英＞免耕直播黑麦草＞冬闲。

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Effects of different winter covering crops cultivation on methane and nitrous oxide emission fluxes and soil microorganism in double-cropping paddy field

TANG Haiming, XIAO Xiaoping, SUN Jimin, TANG Wenguang, WANG Ke, LI Weiyan, YANG Guangli
Hunan Soil and Fertilizer Institute, Changsha 410125, China

Methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) are two important trace gases, which are considered to have 15-30 and 150-200 times more radioactively active than CO2, respectively. It is well known that agricultural soils are the major sources of atmospheric CH4and N2O. At present, the effect of different winter crops cultivations on CH4and N2O emission fluxes from double-cropping paddy field is unclear. So the quantitative and possible mechanisms dependence of CH4and N2O emission fluxes from double-cropping paddy field on different winter crops cultivation is still far from being understood. In the paper, the static chamber-gas chromatography (GC) technique with manual method was used to verify the effects of different winter crop treatments including no-tillage ryegrass (Lolium multiflorum L.) (T1), no-tillage Chinese milk vetch (Astragalus sinicus L.) (T2) and fallow (CK) on CH4and N2O emission from double-cropping paddy fields in subtropical regions of China and related microflora. The results showed that the flux and emission of CH4and N2O was varied with different winter crops cultivations in the order: T1＞T2＞CK, and the emission of CH4and N2O from the two treatments during the whole growth stage was more significant than that of CK (P＜0.01). T1and T2not only had the largest CH4emission (2.28 and 1.07 g·m-2) with increasing by 241.92% and 60.63%, but also had the largest N2O emission (0.59 and 0.48 g·m-2) with increasing 71.93% and 40.06% compared with CK. The results indicated that the abundance of methanogens, methanotrophs, nitrifying bacteria and denitrifying bacteria from the two treatments during the whole growth stage was more significant than that of CK. During the winter covering crops whole growth stage, the abundance of methanogens, methanotrophs, nitrifying bacteria, nitrifying bacteria was 0.33-163.37×102cfu·g-1, 11.05-245.68×103cfu·g-1, 3.21-178.26×103cfu·g-1, 10.47-198.88×105cfu·g-1, respectively. Moreover, the abundance of methanogens, methanotrophs and nitrifying bacteria from the T1during the whole growth stage was more significant than that of T2, while the abundance of denitrifying bacteria from the T2was more significant than that of T1. Our results clearly demonstrated that CH4and N2O emission from double-cropping paddy fields was significantly promoted by planting different winter covering crops in double paddy field ecosystem. The CH4and N2O emission was significantly correlated with the abundance of methanogens, methanotrophs, nitrifying bacteria and denitrifying bacteria during the whole growth stage of winter crops.

double cropping paddy field; winter covering crop; CH4; N2O; soil microorganism

S154.4

A

1674-5906（2014）05-0736-07

湖南省自然科学基金（12JJ4022）；国家公益性行业(农业)科研专项经费（201103001）

唐海明（1980年生），男，副研究员，博士，主要从事耕作生态学和农作制等方面研究。E-mail: tanghaiming66@163.com

2014-02-06

唐海明，肖小平，孙继民，汤文光，汪柯，李微艳，杨光立. 种植不同冬季作物对稻田甲烷、氧化亚氮排放和土壤微生物的影响 [J]. 生态环境学报, 2014, 23(5): 736-742.

TANG Haiming, XIAO Xiaoping, SUN Jimin, TANG Wenguang, WANG Ke, LI Weiyan, YANG Guangli. Effects of different winter covering crops cultivation on methane and nitrous oxide emission fluxes and soil microorganism in double-cropping paddy field [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2014, 23(5): 736-742.