过与过量施用氮肥对环境造成的影响相比，肥效的降低还不是最突出的问题。
“氮肥过量施用后，浪费的氮肥大量进入自然环境，对环境造成了很大压力。”朱兆良指出，根据上述华北地区对小麦施氮量的研究，在合理用量下，氮肥的损失量是每公顷25公斤进入环境;而按照农民的施肥量，氮肥的损失量是71公斤，环境压力增大了2.8倍。
氮素对环境破坏最典型的例子是2007年太湖出现蓝藻。虽然大多数人认为工业污染造成了这一后果，但朱兆良认为大量损失的氮肥向水体迁移，也是水质变坏的一个原因。
“这是一个历史渐进的认识过程。70年代我就向当地的农业局提过，说氮肥施多了，但他们根本听不进去。”曾担任中国农工民主党十三届中央委员会副主席、江苏省政协副主席的朱兆良记得，1998年太湖氮磷含量已经超标，出现富营养化。
这一年全国政协开会时，朱兆良向中央主要负责人提出了氮肥过量使用的问题。半年之后，他在发布的《中共中央关于农业和农村工作若干重大问题的决定》中发现有这样一段话：“要控制工业、生活及农业不合理使用化肥农药对土地和水资源的污染。”
“具体让地方上采取控制，需要一个复杂过程。”朱兆良指出，“过去非常强调肥料早期的释放，而且主要是施在土地表面，这时候作物的根系很弱，氮肥很容易损失。”
他强调，化肥施用引起的是非点源状污染。它虽然目前还没有导致粮食产量明显下降，但对设施蔬菜等产生的影响已经非常常见。
根据中国农科院在北方五省20个县集约化蔬菜种植区的调查，在800多个调查点中，50%的硝酸盐含量超标。
氮肥气态损失同时带来了温室气体排放：氮在土壤微生物的硝化和反硝化作用下,使部分氮肥变成了氧化亚氮这样的温室气体。
