Tanaman sangat membutuhkan nitrogen untuk tumbuh dan berkembang, namun ketersediaanya dalam tanah terbatas dan mudah hilang. Amonia sebagai bentuk nitrogen tereduksi memegang peran penting dalam meningkatkan ketersediaan nitrogen yang dapat dimanfaatkan oleh tanaman. Penelitian ini bertujuan mengetahui potensi produksi amonia, serta mengidentifikasi keragaman morfologi dan karakteristik biokimia BPN non-simbiotik. Sumber keragaman meliputi pengelolan sawah konvensional (S1), semi-organik (S2), dan organik (S3), serta sumber isolat cacing tanah (I1) dan rizosfer padi (I2). Penelitian dilakukan dengan metode deskriptif-eksploratif yang mencakup dua tahap. Tahap I meliputi, proses isolasi, purifikasi, dan karakterisasi morfologi serta analisis sifat tanah. Tahap II terdiri atas analisis laju pertumbuhan dan potensi produksi amonia oleh BPN non-simbiotik dan analisis karakteristik biokimia. Analisis statistik menggunakan Analysis of Variant (ANOVA) dan Duncan’s Multiple Range Test (DMRT) taraf 95%. Sampel diambil dari lahan sawah di Desa Gentungan, Kecamatan Mojogedang, Kabupaten Karanganyar, dengan analisis lanjutan di Laboratorium Biologi dan Bioteknologi Tanah, Kimia dan Kesuburan Tanah, Fakultas Pertanian, Universitas Sebelas Maret. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sistem pengelolaan sawah berpengaruh nyata (p <0>0,05) terhadap laju pertumbuhan BPN non-simbiotik, sebaliknya berpengaruh nyata (p <0,05) terhadap produksi amonia BPN non-simbiotik dari cacing tanah (0–0,14 mm/hari) dan rizosfer padi (0–0,15 mm/hari) menunjukkan kisaran serupa. Produksi amonia secara kuantitatif lebih tinggi pada isolat dari rizosfer padi (6,31–7,54 ppm) dibandingkan dengan cacing tanah (5,75–7,41 ppm).  Sebagian besar isolat bersifat aerob, Gram negatif, memiliki enzim katalase dan urease, serta mampu tumbuh pada pH 5–9. Semua isolat mampu membentuk biofilm, non-patogenik, dan menunjukkan kompatibilitas. Isolat a, e, k, 1, 13, dan 16 memiliki aktivitas menghasilkan amonia serta karakter fisiologis adaptif.