Global Soil Denitrification Rates Meta-Analysis (4,301 Observations)

Meta-analysis of soil denitrification rates across 214 studies spanning all continents, with soil chemistry, climate, and microbial biomass data.
# References
Latitude
Longitude
MAT
MAP
Sand
Clay
pH
SOC
TN
CN
MBC
MBN
MBCN
DOC
DON
NO3
NH4
DR
SM
1 Abdalla M. et al. 2009 52.86 -6.54 9.4 824 NA NA 7.3 44.1 4.4 10 NA NA NA NA NA NA NA 251.6734456 NA
2 Abdalla M. et al. 2009 52.86 -6.54 9.4 824 NA NA 7.3 44.1 4.4 10 NA NA NA NA NA NA NA 183.5649204 NA
3 Abdalla M. et al. 2009 52.86 -6.54 9.4 824 NA NA 7.3 44.1 4.4 10 NA NA NA NA NA NA NA 140.0354269 NA
4 Abdalla M. et al. 2009 52.86 -6.54 9.4 824 NA NA 7.3 44.1 4.4 10 NA NA NA NA NA NA NA 490.1098522 NA
5 Abdalla M. et al. 2009 52.86 -6.54 9.4 824 NA NA 7.3 44.1 4.4 10 NA NA NA NA NA NA NA 252.88 NA
6 Abdalla M. et al. 2009 52.86 -6.54 9.4 824 NA NA 7.3 44.1 4.4 10 NA NA NA NA NA NA NA 242.22 NA
7 Abdalla M. et al. 2009 52.86 -6.54 9.4 824 NA NA 7.3 44.1 4.4 10 NA NA NA NA NA NA NA 248.88 NA
8 Abdalla M. et al. 2009 52.86 -6.54 9.4 824 NA NA 7.3 44.1 4.4 10 NA NA NA NA NA NA NA 590.04 NA
9 Abdalla M. et al. 2009 52.86 -6.54 9.4 824 NA NA 7.3 44.1 4.4 10 NA NA NA NA NA NA NA 483.4489063 NA
10 Abdalla M. et al. 2009 52.86 -6.54 9.4 824 NA NA 7.3 44.1 4.4 10 NA NA NA NA NA NA NA 495.7667064 NA
11 Abdalla M. et al. 2009 52.86 -6.54 9.4 824 NA NA 7.3 44.1 4.4 10 NA NA NA NA NA NA NA 785.2562226 NA
12 Abdalla M. et al. 2009 52.86 -6.54 9.4 824 NA NA 7.3 44.1 4.4 10 NA NA NA NA NA NA NA 827.8240509 NA
13 Abdalla M. et al. 2009 52.86 -6.54 9.4 824 NA NA 7.3 44.1 4.4 10 NA NA NA NA NA NA NA 871.02 NA
14 Abdalla M. et al. 2009 52.86 -6.54 9.4 824 NA NA 7.3 44.1 4.4 10 NA NA NA NA NA NA NA 1071.72 NA
15 Abdalla M. et al. 2009 52.86 -6.54 9.4 824 NA NA 7.3 44.1 4.4 10 NA NA NA NA NA NA NA 1576.12 NA
16 Abdalla M. et al. 2009 52.86 -6.54 9.4 824 NA NA 7.3 44.1 4.4 10 NA NA NA NA NA NA NA 1255.01 NA
17 Andrea Fernandez Leticia et al. 2008 NA NA NA NA 27.3 21 6.14 19.4 1.71 11.3 NA NA NA NA NA NA NA 6742.255344 NA
18 Andrea Fernandez Leticia et al. 2008 NA NA NA NA 36.6 19.6 6.04 20.5 1.66 12.3 NA NA NA NA NA NA NA 14689.06475 NA
19 Andrea Fernandez Leticia et al. 2008 NA NA NA NA 23.5 20.3 6.15 22.5 1.72 13.1 NA NA NA NA NA NA NA 17323.09368 NA
20 Andrea Fernandez Leticia et al. 2008 NA NA NA NA 29.6 15.7 6.85 9.8 1.01 9.7 NA NA NA NA NA NA NA 10004.82142 NA
21 Andrea Fernandez Leticia et al. 2008 NA NA NA NA 27.8 15.1 7.4 16.6 1.38 12 NA NA NA NA NA NA NA 22816.18606 NA
22 Artiola Jnick F. and Pepper Ian L. NA NA NA NA 37.3 25.2 NA 6.51 0.54 12 NA NA NA NA NA 6.9444 NA 19.4 29.8
23 Artiola Jnick F. and Pepper Ian L. NA NA NA NA 37.3 25.2 NA 6.38 0.63 10.2 NA NA NA NA NA 25.463 NA 677.04 29.8
24 Artiola Jnick F. and Pepper Ian L. NA NA NA NA 37.3 25.2 NA 6.76 0.66 10.3 NA NA NA NA NA 94.4444 NA 246.37 29.8
25 Artiola Jnick F. and Pepper Ian L. NA NA NA NA 37.3 25.2 NA 7.11 0.7 10.2 NA NA NA NA NA 9.2593 NA 157.14 29.8
26 Assemien Feline L. et al. 2019 NA NA 27 1200 85 NA 6.69 23.1 3.7 6.5 NA NA NA NA NA NA NA 2865.77 NA
27 Assemien Feline L. et al. 2019 NA NA 27 1200 85 NA 6.88 27.9 4 7 NA NA NA NA NA NA NA 3235.25 NA
28 Assemien Feline L. et al. 2019 NA NA 27 1200 85 NA 6.74 28.6 4.4 6.7 NA NA NA NA NA NA NA 3447.3 NA
29 Assemien Feline L. et al. 2019 NA NA 27 1200 85 NA 6.64 30 4.9 6.2 NA NA NA NA NA NA NA 3762.39 NA
30 Assemien Feline L. et al. 2019 NA NA 27 1200 85 NA 6.64 23.3 4.2 5.5 NA NA NA NA NA NA NA 3131.99 NA
31 Assemien Feline L. et al. 2019 NA NA 27 1200 85 NA 6.53 28.3 5.1 5.7 NA NA NA NA NA NA NA 3233.66 NA
32 Assemien Feline L. et al. 2019 NA NA 27 1200 85 NA 6.69 23.1 3.7 6.5 NA NA NA NA NA NA NA 4582.58 NA
33 Assemien Feline L. et al. 2019 NA NA 27 1200 85 NA 6.88 27.9 4 7 NA NA NA NA NA NA NA 5659.82 NA
34 Assemien Feline L. et al. 2019 NA NA 27 1200 85 NA 6.74 28.6 4.4 6.7 NA NA NA NA NA NA NA 5793.05 NA
35 Assemien Feline L. et al. 2019 NA NA 27 1200 85 NA 6.64 30 4.9 6.2 NA NA NA NA NA NA NA 6740.83 NA
36 Assemien Feline L. et al. 2019 NA NA 27 1200 85 NA 6.64 23.3 4.2 5.5 NA NA NA NA NA NA NA 6845.15 NA
37 Assemien Feline L. et al. 2019 NA NA 27 1200 85 NA 6.53 28.3 5.1 5.7 NA NA NA NA NA NA NA 7131.92 NA
38 Aulakh M. S. and Rennie D. A. 1985 NA NA NA NA NA NA 7.1 30.1 2.5 12 NA NA NA NA NA 55 37 15 NA
39 Aulakh M. S. and Rennie D. A. 1985 NA NA NA NA NA NA 7.1 30.1 2.5 12 NA NA NA NA NA 50 45 653 NA
40 Aulakh M. S. and Rennie D. A. 1985 NA NA NA NA NA NA 7.1 30.1 2.5 12 NA NA NA NA NA 97 1 9 NA
41 Aulakh M. S. and Rennie D. A. 1985 NA NA NA NA NA NA 7.1 30.1 2.5 12 NA NA NA NA NA 95 3 698 NA
42 Aulakh M. S. and Rennie D. A. 1985 NA NA NA NA NA NA 7.1 30.1 2.5 12 NA NA NA NA NA 85 3 1228 NA
43 Aulakh M. S. and Rennie D. A. 1985 NA NA NA NA NA NA 7.1 30.1 2.5 12 NA NA NA NA NA 79 3 8548 NA
44 Aulakh M. S. and Rennie D. A. 1985 NA NA NA NA NA NA 7.1 30.1 2.5 12 NA NA NA NA NA 59 34 17 NA
45 Aulakh M. S. and Rennie D. A. 1985 NA NA NA NA NA NA 7.1 30.1 2.5 12 NA NA NA NA NA 54 47 414 NA
46 Aulakh M. S. and Rennie D. A. 1985 NA NA NA NA NA NA 7.1 30.1 2.5 12 NA NA NA NA NA 99 2 5.5 NA
47 Aulakh M. S. and Rennie D. A. 1985 NA NA NA NA NA NA 7.1 30.1 2.5 12 NA NA NA NA NA 96 5 461.5 NA
48 Aulakh M. S. and Rennie D. A. 1985 NA NA NA NA NA NA 7.1 30.1 2.5 12 NA NA NA NA NA 83 5 1419.5 NA
49 Aulakh M. S. and Rennie D. A. 1985 NA NA NA NA NA NA 7.1 30.1 2.5 12 NA NA NA NA NA 72 5 4489.5 NA
50 Aulakh M. S. and Rennie D. A. 1985 NA NA NA NA NA NA 7.1 30.1 2.5 12 NA NA NA NA NA 65 28 24.33 NA
51 Aulakh M. S. and Rennie D. A. 1985 NA NA NA NA NA NA 7.1 30.1 2.5 12 NA NA NA NA NA 52 48 326.67 NA
52 Aulakh M. S. and Rennie D. A. 1985 NA NA NA NA NA NA 7.1 30.1 2.5 12 NA NA NA NA NA 100 1 5 NA
53 Aulakh M. S. and Rennie D. A. 1985 NA NA NA NA NA NA 7.1 30.1 2.5 12 NA NA NA NA NA 97 7 407.67 NA
54 Aulakh M. S. and Rennie D. A. 1985 NA NA NA NA NA NA 7.1 30.1 2.5 12 NA NA NA NA NA 81 7 1076.67 NA
55 Aulakh M. S. and Rennie D. A. 1985 NA NA NA NA NA NA 7.1 30.1 2.5 12 NA NA NA NA NA 74 7 3240.67 NA
56 Aulakh M. S. and Rennie D. A. 1985 NA NA NA NA NA NA 7.1 30.1 2.5 12 NA NA NA NA NA 68 25 21 NA
57 Aulakh M. S. and Rennie D. A. 1985 NA NA NA NA NA NA 7.1 30.1 2.5 12 NA NA NA NA NA 52 49 280.25 NA
58 Aulakh M. S. and Rennie D. A. 1985 NA NA NA NA NA NA 7.1 30.1 2.5 12 NA NA NA NA NA 102 1 5 NA
59 Aulakh M. S. and Rennie D. A. 1985 NA NA NA NA NA NA 7.1 30.1 2.5 12 NA NA NA NA NA 96 9 418.5 NA
60 Aulakh M. S. and Rennie D. A. 1985 NA NA NA NA NA NA 7.1 30.1 2.5 12 NA NA NA NA NA 81 11 889 NA
61 Aulakh M. S. and Rennie D. A. 1985 NA NA NA NA NA NA 7.1 30.1 2.5 12 NA NA NA NA NA 70 9 3374 NA
62 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 13.3 1.3 10.2 NA NA NA 53.9 NA 1.6 NA 126 NA
63 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 14.2 1.3 10.9 NA NA NA 54.8 NA 1.6 NA 116.07 NA
64 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 17.4 1.9 9.2 NA NA NA 75.8 NA 1.8 NA 979.75 NA
65 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 18.8 1.8 10.4 NA NA NA 78.9 NA 1.6 NA 758.29 NA
66 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 13.3 1.3 10.2 NA NA NA 53.9 NA 1.6 NA 126 NA
67 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 14.2 1.3 10.9 NA NA NA 54.8 NA 1.6 NA 116.07 NA
68 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 17.4 1.9 9.2 NA NA NA 75.8 NA 1.8 NA 979.75 NA
69 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 18.8 1.8 10.4 NA NA NA 78.9 NA 1.6 NA 758.29 NA
70 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 13.3 1.3 10.2 NA NA NA 53.9 NA 1.6 NA 126 NA
71 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 14.2 1.3 10.9 NA NA NA 54.8 NA 1.6 NA 116.07 NA
72 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 17.4 1.9 9.2 NA NA NA 75.8 NA 1.8 NA 979.75 NA
73 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 18.8 1.8 10.4 NA NA NA 78.9 NA 1.6 NA 758.29 NA
74 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 13.3 1.3 10.2 NA NA NA 53.9 NA 1.6 NA 126 NA
75 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 14.2 1.3 10.9 NA NA NA 54.8 NA 1.6 NA 116.07 NA
76 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 17.4 1.9 9.2 NA NA NA 75.8 NA 1.8 NA 979.75 NA
77 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 18.8 1.8 10.4 NA NA NA 78.9 NA 1.6 NA 758.29 NA
78 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 13.3 1.3 10.2 NA NA NA 53.9 NA 1.6 NA 126 NA
79 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 14.2 1.3 10.9 NA NA NA 54.8 NA 1.6 NA 116.07 NA
80 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 17.4 1.9 9.2 NA NA NA 75.8 NA 1.8 NA 979.75 NA
81 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 18.8 1.8 10.4 NA NA NA 78.9 NA 1.6 NA 758.29 NA
82 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 13.3 1.3 10.2 NA NA NA 53.9 NA 1.6 NA 126 NA
83 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 14.2 1.3 10.9 NA NA NA 54.8 NA 1.6 NA 116.07 NA
84 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 17.4 1.9 9.2 NA NA NA 75.8 NA 1.8 NA 979.75 NA
85 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 18.8 1.8 10.4 NA NA NA 78.9 NA 1.6 NA 758.29 NA
86 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 13.3 1.3 10.2 NA NA NA 53.9 NA 1.6 NA 126 NA
87 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 14.2 1.3 10.9 NA NA NA 54.8 NA 1.6 NA 116.07 NA
88 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 17.4 1.9 9.2 NA NA NA 75.8 NA 1.8 NA 979.75 NA
89 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 18.8 1.8 10.4 NA NA NA 78.9 NA 1.6 NA 758.29 NA
90 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 13.3 1.3 10.2 NA NA NA 53.9 NA 1.6 NA 126 NA
91 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 14.2 1.3 10.9 NA NA NA 54.8 NA 1.6 NA 116.07 NA
92 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 17.4 1.9 9.2 NA NA NA 75.8 NA 1.8 NA 979.75 NA
93 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 18.8 1.8 10.4 NA NA NA 78.9 NA 1.6 NA 758.29 NA
94 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 13.3 1.3 10.2 NA NA NA 53.9 NA 1.6 NA 126 NA
95 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 14.2 1.3 10.9 NA NA NA 54.8 NA 1.6 NA 116.07 NA
96 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 17.4 1.9 9.2 NA NA NA 75.8 NA 1.8 NA 979.75 NA
97 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 18.8 1.8 10.4 NA NA NA 78.9 NA 1.6 NA 758.29 NA
98 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 13.3 1.3 10.2 NA NA NA 53.9 NA 1.6 NA 126 NA
99 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 14.2 1.3 10.9 NA NA NA 54.8 NA 1.6 NA 116.07 NA
100 Badagliacca Giuseppe et al. 2018 37.5 13.5 15.2 660 25.9 52.5 8.1 17.4 1.9 9.2 NA NA NA 75.8 NA 1.8 NA 979.75 NA

Global Soil Denitrification Rates Meta-Analysis (4,301 Observations) — Analysis

Subtropical soils (23.5-35°N) show 8x higher median denitrification rates than tropical soils (2,020 vs 242 μg N kg⁻¹ d⁻¹)

Alkaline soils (pH 8+) have 8.6x lower denitrification than near-neutral soils (pH 6-7), suggesting pH is a dominant control

About this dataset

This dataset is a global meta-analysis of soil denitrification rates compiled from 214 peer-reviewed studies spanning all continents, aggregating 4,301 field observations into a single unified resource. Published via Zenodo (record #6540825), it tracks 20 variables — denitrification rate (DR), soil organic carbon (SOC), total nitrogen (TN), pH, microbial biomass, and climate drivers including mean annual temperature (MAT, range 1.89–31 °C) and mean annual precipitation (MAP, range 180–3,000 mm). The most striking pattern is the extraordinary variability in denitrification rates: the median sits at ~1,000 μg N kg⁻¹ day⁻¹, but the maximum reaches 77,000 — a span of more than five orders of magnitude, with 107 statistical outliers — indicating that a small fraction of globally hot soils (likely waterlogged, heavily fertilized, or carbon-rich wetlands) account for a wildly disproportionate share of nitrogen cycling. SOC and TN are strongly coupled (r²=0.61), confirming that carbon-rich soils foster the anaerobic, nutrient-dense conditions that microbial denitrifiers require to convert nitrate back into atmospheric N₂. Pinpointing these denitrification hotspots is critical for climate science: denitrification is a primary pathway through which reactive nitrogen escapes agricultural systems and re-enters the atmosphere as N₂O, a greenhouse gas roughly 300× more potent than CO₂.

Key Findings

  • Denitrification rates span a 500,000-fold range (0.15 to 76,974 μg N kg⁻¹ d⁻¹), with a median of 1,093 across 4,301 observations from 214 studies
  • Near-neutral pH (6-7) is the sweet spot for denitrification — median rates are 8.6x higher than in alkaline soils (pH 8+)
  • Moderate soil organic carbon (10-20 g/kg) yields the highest median rates (2,016), outperforming both carbon-poor and carbon-rich soils
  • Dry climates (<500 mm MAP) suppress denitrification — median rates are 7x lower than in sites receiving 800-1200 mm rainfall
  • The dataset is geographically skewed: 74% of observations come from temperate and subtropical zones, with only 4% from the tropics

Visualizations

Denitrification Rate by Annual Precipitation
Denitrification Rate by Soil Organic Carbon
Denitrification Rate by Soil pH
Denitrification Rate by Latitude Band

Expand Analysis

Embed this dataset

Paste this code into your blog or website. Readers can search, sort, and paginate the data.

<iframe src="https://data.tablepage.ai/d/global-soil-denitrification-rates-meta-analysis-4301-observations?embed=1" width="100%" height="500" frameborder="0"></iframe>

Works on WordPress, Ghost, and any site that supports iframes.