La humedad del suelo es uno de los factores críticos que afectan las emisiones de NO. El régimen de agua afecta las propiedades físicas y químicas del suelo de arroz en diferentes capas de suelo, lo que, a su vez, afecta las emisiones de NO y el crecimiento microbiano. Sin embargo, hay pocos informes sobre los efectos de las diferentes capas de suelo y las condiciones de humedad del suelo en las características de emisión de NO y los mecanismos microbianos. Se realizó un experimento de microcosmos de 21 días para investigar los efectos de los niveles de humedad del suelo (60%, 100% y 200% de la capacidad de retención de agua, WHC) y diferentes capas de suelo (0-10, 10-20 y 20-40 cm) en las emisiones de NO en suelos de arroz hidromórficos y gleizados. Los microbios funcionales involucrados en la nitrificación y desnitrificación fueron determinados por PCR cuantitativa. Además, las variables abióticas pH, Eh y Fe intercambiable, Fe, NH-N y NO-N también fueron analizadas. Los resultados mostraron que las emisiones de NO del suelo de arroz gleizado fueron significativamente más altas que las del suelo de arroz hidromórfico, lo cual fue consistente con el resultado de la abundancia de nitrificadores y desnitrificadores en los dos suelos de arroz. La profundidad del suelo, el contenido de agua y su interacción afectaron significativamente la emisión de NO ( < 0.05). Las emisiones acumulativas de NO de cada capa de los dos suelos de arroz al 100% y 200% WHC fueron significativamente más altas que bajo 60% WHC ( < 0.05). Las emisiones de NO disminuyeron significativamente con el aumento de la profundidad del suelo ( < 0.05), lo cual fue consistente con el cambio en la abundancia de nitrificadores del suelo (AOB y AOA) y genes de función desnitrificante con la profundidad del suelo. La abundancia de genes de función AOB, AOA y desnitrificante disminuyó significativamente con la profundidad del suelo ( < 0.05), pero no respondió significativamente al régimen de agua. Basándose en los resultados del análisis de redundancia, los contenidos de Fe y Fe estaban correlacionados positivamente con las emisiones de NO y la abundancia de genes de función AOB, AOA y desnitrificante. Estos resultados indican que las emisiones de NO y la abundancia de microbios asociados son selectivamente afectadas por la humedad del suelo y las capas de suelo en los dos suelos de arroz.