Nitrogen là một phần của các amino acid, protein, và nucleic acid và thường giới hạn sinh trưởng của thực vật.

Các dạng nitrogen cần thiết cho sự sống: Thực vật sử dụng 2 dạng nitrogen vô cơ (đạm vô cơ) – ammonium (\({\rm{NH}}_4^ + \)) và nitrate (\({\rm{NO}}_3^ - \)) và một số dạng nitrogen hữu cơ như amino acid. Các vi khuẩn khác nhau có thể sử dụng tất cả các dạng nitrogen kể cả nitrite (\({\rm{NO}}_2^ - \)). Động vật chỉ sử dụng nitrogen hữu cơ.

Nguồn dự trữ nitrogen: Nguồn dự trữ nitrogen chủ yếu là bầu khí quyển, với 80% khí nitrogen (N₂). Nguồn dự trữ khác là trong đất và các trầm tích hồ, sông và đại dương (nitrogen liên kết); nước bề mặt và nước ngầm (nitrogen hòa tan); và sinh khối của sinh vật sống.

Các quá trình chủ yếu: Con đường chính của nitrogen đi vào hệ sinh thái là cố định nitrogen phân tử (N₂) thành dạng đạm có thể sử dụng để tổng hợp thành phần nitrogen hữu cơ. Một số phân tử nitrogen cũng có thể được cố định nhờ ánh sáng mặt trời. Các dạng phân đạm \({\rm{NH}}_4^ + \) và \({\rm{NO}}_3^ - \) hình thành trong bầu khí quyển, theo nước mưa và bụi đi vào các hệ sinh thái. Quá trình ammonia hóa phân giải chất hữu cơ thành đạm ammonia (\({\rm{NH}}_4^ + \)). Quá trình nitrate hóa, qua hoạt động của vi khuẩn nitrate hóa, phân giải đạm ammonia thành đạm nitrate (\({\rm{NO}}_3^ - \)). Dưới các điều kiện kị khí, vi khuẩn phản nitrate hóa sử dụng đạm \({\rm{NO}}_3^ - \) trong quá trình trao đổi chất thay cho O₂ và giải phóng N₂ – quá trình này được gọi là phản nitrate hóa.

Thực vật sử dụng nitrogen dưới dạng