O N mineral e o N volatilizado derivado da vinhaça marcada com 15N foram determinados em amostras de dois solos (Podzólico Vermelho-Amarelo, arenoso - PV, e Latossolo Roxo, argiloso - LR) do município de Piracicaba, SP, em experimento de laboratório. Os solos foram tratados com vinhaça marcada com 15N (V*) na dose de 100 mg.kg-1 de N-vinhaça. Os tratamentos constaram da aplicação de vinhaça isoladamente (V*), de vinhaça e uréia (V*+U), de vinhaça e palha de cana-de-açúcar (V*+P), e de vinhaça mais uréia e palha (V*+U+P), e foram incubados por 7, 14, 21, 28 e 35 dias. As parcelas foram constituídas por 50 g de solo. As doses de incorporação de N-uréia e palha de cana-de-açúcar foram de 220 mg.kg-1 e 22 g.kg-1, respectivamente. As concentrações de N-NH4+ e N-NO3- no solo proveniente da vinhaça foram influenciadas pelo tipo de solo. A adição aos solos da uréia e da vinhaça promoveu uma maior disponibilidade de N-NH4+ e de N-NO3- proveniente da vinhaça. A adição de palha e de vinhaça não alterou as concentrações de N-NH4+ e de N-NO3- provenientes da vinhaça nos solos. A adição da palha, da uréia e da vinhaça não alterou as concentrações de N-NH4+ e as concentrações de N-NO3- aumentaram apenas no solo LR ao longo do tempo. As perdas por volatilização de N da vinhaça foram, em geral, crescentes, para todos os tratamentos no solo PV e mais elevadas (14 %) que no solo LR (5%); neste, foram bem similares.