Las emisiones de óxido nitroso (NO) de los suelos de arroz contribuyen significativamente al calentamiento global; sin embargo, los mecanismos regulatorios de la desnitrificación microbiana siguen siendo poco comprendidos. Este estudio investigó los impulsores bióticos y abióticos de la producción y reducción de NO en siete suelos de arroz que abarcan las principales regiones productoras de arroz de China, utilizando qPCR integrada, experimentos de incubación y análisis multivariantes. Los resultados demostraron la partición de nicho entre los microorganismos desnitrificantes. El análisis de correlación de Pearson demostró correlaciones positivas significativas entre las tasas potenciales de producción de NO y las abundancias de genes de desnitrificación, así como entre las tasas de reducción de NO y las abundancias de genes (tanto del clado I como del II). Las propiedades químicas clave del suelo, incluyendo el pH, el carbono total (CT) y el contenido de NH-N, mostraron relaciones significativas con las tasas potenciales de producción de NO y las tasas de reducción. Además, el análisis de bosque aleatorio identificó a los hongos, el CT y el pH como predictores clave de la producción de NO, mientras que los microorganismos del clado I y II, el CT y el pH gobernaron la reducción de NO. El modelado de ecuaciones estructurales reveló que las bacterias del tipo predominante impulsaron principalmente la producción de NO, mientras que los microorganismos codificados por II mediaron principalmente la reducción de NO. Además, el CT mostró efectos positivos directos en ambos procesos, mientras que el pH influyó indirectamente en la producción de NO al regular la abundancia y afectó la reducción a través de la modulación. Estos hallazgos proporcionan un marco mecánico para mitigar las emisiones de NO derivadas de la desnitrificación agrícola mediante una gestión dirigida de las condiciones de carbono y pH del suelo para optimizar la desnitrificación completa.