Yan et al. (2000), cho rằng con đường chủ yếu gây ra sự bay hơi N2O và N2 là tình trạng nước trong đất. Đó cũng là kết quả nghiên cứu của Huang et al.,
(2004). Những số liệu cho thấy độ ẩm và nhiệt độ đất, thay vì là lượng phân N bón vào, quyết định sự bay hơi N2O và N2 trong hệ thống luân canh lúa với các loại cây trồng khác ở vùng đông nam Trung Quốc. Towprayoon et al. (2005)
thấy rằng khả năng bốc thoát liên quan chặt chẽ với số ngày khô hơn là mức độ khô.
Theo Fillery et al. (1984) thì sự hiện diện cúa lớp nước mặt trong ruộng lúa (flood water) đã dẫn đến sự khác nhau rất lớn giữa các trạng thái đạm trong hệ thống canh tác lúa nước so với hệ thống cây trồng cạn. Sự hiện diện của lớp nước mặt này đã ngăn cản sự di chuyển của oxi xuống các tầng sâu hơn. Ở thời điểm ngập nước, lớp nước mặt đã tạo điều kiện cho hoạt động của các vi sinh vật nằm ở giao diện giữa lớp nước và lớp đất mặt. Nhu cầu oxy cho hoạt động của các vi sinh vật hiếu khí cùng với nhu cầu oxy cho các tiến trình trong đất dẫn đến các điều kiện khử xảy ra. Dưới các điều kiện này, NO bị khử nhanh chóng và quá trình nitrate hóa bị ngưng lại, phần lớn đạm vô cơ sẽ tồn tại dưới dạng NH3 và sẽ bị bốc hơi. Nếu lượng NH3 và NH4+ cân bằng thì đạm trong lớp nước mặt sẽ chuyển đổi thành NH4
+
với điều kiện pH trong môi trường cao. So với tốc độ phản ứng của sự chuyển hóa đạm trong đất thì tốc độ phản ứng xảy ra ở lớp nước mặt, ở giao diện giữa lớp nước và lớp đất mặt trong đất lúa thường nhanh hơn trong suốt thời điểm bón phân hoặc khi nồng độ đạm trong lớp nước mặt duy trì cao (Ngô Ngọc Hưng, 2009).
Trên đất lúa, sự nitrate hóa và khử ntrate diễn ra gần như song song nhau trong phẫu diện đất. Tầng đất có oxy nơi xảy ra sự nitrate hóa thì rất mỏng và nitrate nhanh chóng bị phân tán vào tầng đất yếm khí bên dưới, nơi mà sự khử nitrate xảy ra, biến đổi NO3
-
thành N2 + N2O (Buresh and De Datta, 1990). Bằng chứng cho tiến trình kép này xuất phát từ những nghiên cứu về cân bằng N (Fillery et al., 1984; Reddy and Patrick, 1986). Khi mà sự nitrate hóa và khử nitrate gần như tiến hành song song thì tốc độ nitrate hóa có thể ước lượng bằng những sản phẩm của tiến trình khử nitrate (Reddy and Patrick, 1984). Theo Monteny et al. (2006), 65% lượng N2O + N2 bốc thoát là từ tiến trình nitrate hóa và khử nitrate.
Đối với đất lúa ngập nước liên tục, điều kiện yếm khí thường xuyên, thiếu oxy làm hạn chế sự nitrate hóa. Ngược lại ở đất lúa thoáng khí, khử nitrate được xem là tiến trình quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự mất N (Aulakh et al., 2001).