近年来，由于全球粮食危机和食品安全挑战，农业的可持续发展及所面临的环境问题受到了广泛的重视，在包括Science和Nature等众多学术期刊上也形成了研究热点（Chen等，2011；Foley等，2011）。由于我国农业生产管理中存在化肥过量施用（朱兆良，2000）、灌溉排水粗放式管理、未考虑邻近地表水体的水质（刘兆德等，2003）要求等原因，导致了严重的农田面源污染，因此亟需寻找合适的农田管理措施，改善当前所面临的严重环境问题。

农田排水的推广有效地增加了农作物的产量（Skaggs等，1999）。然而，由于农田排水造成的水环境不利影响而逐渐上升，例如，在美国的中西部，人工农田排水已经存在了超过100年（Dinnes等，2002），但是由于农田排水导致的氮负荷的增加目前已经成为美国最严重的水环境问题之一（David，2010）。

在农业生态系统中，提出了很多的土地管理系统来减少氮素的损失，例如提高作物的利用效率，通过土壤测试来管理氮素的输入，进行土地管理计划和控制排水等（Dinnes等，2002；Sims等，1995；Drury等，2009；Jaynes等，2004）。在农田管理系统中，整合湿地系统和河岸缓冲带的方法也被证明是一种减少进入地表水体氮素的有效措施（Hill等，1996；Kadlec等，2005）。在我国，一些其他的有利农田排水管理的措施还包括控制排水（孙怀卫等，2011）、灌溉-排水-湿地综合管理系统（Wet land Reservoir Subirrigation System，WRSIS）（董斌等，2009；Allred等，2003）等适合的田间措施，针对这些田间措施有效性的研究也一直在持续的进行中。(www.daowen.com)

农业排水中的反硝化生物反应器是最近提出的能够有效减少田间硝态氮新措施之一。早期的反硝化生物反应器的结果，大多都是以木屑为碳源的生物反应器、反硝化床或者生物过滤器（biofilters），近年来受到了广泛的研究和重视。