反硝化是调节氮肥利用效率和土壤氧化亚氮排放的关键过程。在稻田土壤中，反硝化可能与微生物甲烷氧化通过复杂的营养和氧化还原作用相互关联。然而，在宏观尺度上反硝化与甲烷氧化之间的关系尚不清楚。本研究通过在全国水稻主产区采集139个稻田土壤样品进行野外调查研究，同时选取3个典型稻田土壤进行甲烷添加微宇宙培养试验，探究了稻田土壤中甲烷氧化和反硝化过程之间的潜在关系。研究结果表明在全国水稻主产区中，甲烷氧化与反硝化活性以及相关功能基因丰度（nirS, nirK, pmoA）之间存在正相关关系。微生物网络分析进一步在属水平上揭示了7种甲烷氧化细菌和反硝化类群之间的显著共存关系。构建结构方程模型发现即使在考虑多重环境因子的条件下，甲烷氧化活性及pmoA基因对反硝化活性具有直接正效应。随机森林模型的预测结果显示，土壤有机质是影响甲烷氧化与反硝化关系的重要因素。此外，室内微宇宙培养试验证实，添加甲烷提高了部分反硝化功能基因的表达，并促进了反硝化过程消耗硝酸盐和释放氧化亚氮。以上结果揭示了在宏观尺度上甲烷氧化对反硝化过程的促进作用，在全球变化条件下有助于更准确地预测稻田土壤中氮损失和温室气体排放。