La minéralisation est la conversion de l'azote organique issu soit des matières organiques du sol, ou des ajouts de matière organique, comme le fumier ou le compost, en ammonium, NH₄+. Elle augmente avec la température du sol. Elle est indépendante du taux d'humidité du sol.

La nitrification est la conversion de l'ammonium (NH₄+) en nitrate, NO₃. Elle augmente habituellement avec la température, mais seulement dans les sols suffisamment aérés. Elle est ralentie lorsque la température de l'air est inférieure à 4,4 °C, et que la température du sol est inférieure à 10 °C.

Lorsque le sol se réchauffe, les bactéries responsables de la minéralisation et de la nitrification deviennent plus actives. Si la croissance des cultures est arrêtée en raison du froid, l'azote demeure disponible jusqu'à ce que le climat se réchauffe et prêt à être absorbé (dans la mesure où il n'est pas entrainé par l'eau de pluie). L'azote sous forme de nitrate situé dans les 5 cm supérieurs du sol sera progressivement lessivé jusqu'à une profondeur de 15 cm. Les racines seront donc éventuellement en mesure de capter cet azote.

La volatilisation est la libération d'ammoniac gazeux (NH₃) dans l'atmosphère.

Fumier : l'ammonium (NH₄+) y est spontanément converti en ammoniac (NH₃). Le taux de perte dépend également de la température, de l'humidité de l'air, de la vitesse du vent, de l'humidité du sol, du pH, du couvert végétal, de la pluviosité et de l'infiltration de l'eau.

Si des sources d'azote inorganique comme de l'urée sont appliquées sur des sols humides et chauds, l'urée est convertie en ammoniac (gazeux) et perdue dans l'atmosphère. L'incorporation de fumier et d'engrais inorganiques contribue cependant à réduire ces pertes.

Les nitrates, qu'ils proviennent des engrais appliqués ou de la minéralisation et de la nitrification de l'azote organique, peuvent être lessivés au-delà de la rhizosphère. L'azote organique ou l'azote d'ammonium ne sont pas affectés par le lessivage.

Les engrais appliqués 2 à 3 jours avant une période de pluies abondantes resteront probablement sous forme d'ammonium jusqu'à ce que le sol sèche à nouveau. Un engrais ayant bénéficié d'une semaine de temps sec avant la pluie aura par contre probablement eu le temps d'être complètement converti en nitrate.

La quantité d'azote lessivée est fonction de l'écoulement de l'eau lors de son infiltration dans le sol. Ce paramètre est particulièrement important pour les sols à texture légère. La profondeur de déplacement du nitrate dépend de la quantité d'eau infiltrée. Un pouce (2,5 cm) d'eau s'infiltrant dans un sol sableux peut entrainer le nitrate jusqu'à 6 po (15 cm) de profondeur, alors que les eaux s'écoulant à la surface du sol n'ont aucun effet sur le nitrate. L'évaporation à partir de la surface du sol contribue à réduire la quantité nette d'eau qui s'infiltre. N'importe quel type de sol dont l'infiltration nette (quantité totale d'eau de pluie moins l'écoulement sur la surface et l'évaporation) dépasse 4 po (10 cm) après application des engrais est susceptible d'emporter une part importante du nitrate sous la rhizosphère.