氮肥在土壤中的损失途径主要包括有反硝化损失、氨挥发性损失、硝态氮淋失、径流损失等。一般情况下，氮素损失途径以反硝化损失和氨挥发损失为主。
一、反硝化损失
1、硝酸盐在嫌气条件下被还原为氧化亚氮和分子氮，从而造成氮素损失。
2、在非石灰性土壤上，反硝化是农田生态系统氮损失的重要途径。在旱田土壤中，短时间的通气不良或局部嫌气环境也可产生反硝化作用，造成氮素损失。
二、氨挥发性损失
1、土壤中的氨态氮以铵离子(NH4+)或氨(NH3）形式存在，二者之间一定条件下可以互相转化。当土表或水中氨分压大于其上大气的氨分压时，会导致氨挥发。
2、影响氨挥发速率的因素主要包括有土壤表层(旱作)或田面水(水田)的pH、温度、氮浓度以及田间风速等。
3、在石灰性土壤上表施铵态氮肥，容易引起氨挥发损失，并且在石灰性土壤上，化肥氮损失量明显高于非石灰性土壤。
三、硝态氨淋失
1、硝态氮肥易溶于水，不能被土壤胶粒所吸附，容易随水流失，从上层土壤剖面淋至较深的土层之中并进入地下水，从而导致氮素损失。该过程为非生物过程，由对流和扩散所引起。
2、硝态氨淋失速率与土壤削面构型、耕作、灌溉、降雨、施肥等因素有关。
四、径流损失
1、土壤中的氮随径流或田间排水从土壤表面流失。
2、一般情况下，因径流而导致氮素损失的程度比较小，但在水土流失严重的土壤以及水田不合理排水时，径流所造成氮素损失较为严重。
