氮肥在土壤中的損失途徑主要包括有反硝化損失、氨揮發性損失、硝態氮淋失、徑流損失等。一般情況下，氮素損失途徑以反硝化損失和氨揮發損失為主。
一、反硝化損失
1、硝酸鹽在嫌氣條件下被還原為氧化亞氮和分子氮，從而造成氮素損失。
2、在非石灰性土壤上，反硝化是農田生態系統氮損失的重要途徑。在旱田土壤中，短時間的通氣不良或局部嫌氣環境也可產生反硝化作用，造成氮素損失。
二、氨揮發性損失
1、土壤中的氨態氮以銨離子(NH4+)或氨(NH3）形式存在，二者之間一定條件下可以互相轉化。當土表或水中氨分壓大于其上大氣的氨分壓時，會導致氨揮發。
2、影響氨揮發速率的因素主要包括有土壤表層(旱作)或田面水(水田)的pH、溫度、氮濃度以及田間風速等。
3、在石灰性土壤上表施銨態氮肥，容易引起氨揮發損失，并且在石灰性土壤上，化肥氮損失量明顯高于非石灰性土壤。
三、硝態氨淋失
1、硝態氮肥易溶于水，不能被土壤膠粒所吸附，容易隨水流失，從上層土壤剖面淋至較深的土層之中并進入地下水，從而導致氮素損失。該過程為非生物過程，由對流和擴散所引起。
2、硝態氨淋失速率與土壤削面構型、耕作、灌溉、降雨、施肥等因素有關。
四、徑流損失
1、土壤中的氮隨徑流或田間排水從土壤表面流失。
2、一般情況下，因徑流而導致氮素損失的程度比較小，但在水土流失嚴重的土壤以及水田不合理排水時，徑流所造成氮素損失較為嚴重。
