El consumo masivo de fertilizantes a base de nitrógeno es una fuente significativa de contaminantes ambientales en todas las fases. Aunque los fertilizantes de nitrógeno de alta eficiencia (EENFs) mejoran la eficiencia de uso de N y reducen el impacto ambiental, su rendimiento depende de las condiciones locales. Aquí presentamos un montaje de invernadero relativamente simple suelo-fertilizante-plantas para el seguimiento multiphase de especies de N de los efectos de EENFs. Comparamos el rendimiento ambiental y agronómico de tres EENFs a base de urea (urea incrustada con inhibidores de ureasa, urea de liberación controlada de 2 meses y 4 meses) y la aplicación común de urea granulada en superficie dividida. Probamos las aplicaciones de fertilizantes en plántulas de albahaca durante tres ciclos de crecimiento consecutivos. Los análisis realizados incluyeron la recuperación de nitrógeno en la biomasa de las plantas, el suelo, el drenaje y las emisiones de NH y NO. Esta investigación multiphase indica que los EENFs probados tienen un mejor rendimiento que la urea aplicada en superficie estándar. El fertilizante de urea de liberación controlada de cuatro meses se ajustó mejor a la demanda de N de la albahaca, aumentando significativamente el rendimiento y mejorando la eficiencia de uso del nitrógeno, al tiempo que reducía la lixiviación de NO y las emisiones de NH y NO. El montaje experimental de suelo-fertilizante-plantas presentado proporciona un sistema relativamente fácil de manejar para el seguimiento integral de la dinámica de N, incluida la respuesta de las plantas. Permite a las partes interesadas estimar y mejorar la sostenibilidad de la fertilización.