在土壤环境中氮还原过程对氮元素(N)的去留起着至关重要的作用。然而，对气候梯度下水稻土中的控制硝酸盐/亚硝酸盐异化还原过程的关键生物地球化学因素仍然知之甚少。本研究使用15N同位素示踪法来量化反硝化、厌氧氨氧化(anammox)和硝酸盐异化还原为铵(DNRA)的潜在速率，并阐明了温带至热带水稻土中这三种过程的关键控制因素。在研究的水稻土中，反硝化、厌氧氨氧化和DNRA的潜在速率差异很大，范围分别为8.62-19.1、0.02-4.27和0.20-5.01 nmol N g−1 h−1。北亚热带地区的反硝化潜在速率明显高于南亚热带地区，中亚热带地区的厌氧氨氧化速率明显高于中温带和北亚热带地区。DNRA的潜在速率在气候梯度下没有显著差异。三种过程的潜在速率与气候温度关系不大。一般线性模型表明，在研究的水稻土中，土壤NO3–、易分解有机碳和nosZ丰度是反硝化的关键调控因子，土壤NO2–和hszB丰度是控制厌氧氨氧化的关键变量，而总有机碳、Fe(II)和nrfA丰度是DNRA的主要控制因素。气候梯度下的土壤变量分别解释了反硝化、厌氧氨氧化和DNRA总差异中的69%、89%和96%。N保留指数(DNRA/(反硝化+厌氧氨氧化))与含水率和可溶性有机碳显著相关。这些结果表明，气候梯度下水稻土中氮素还原过程地理差异的控制因素是土壤变量，而不是气候温度。