В природі відбувається ряд взаємопов’язаних процесів, які дістали назву цикл азоту. Кругообіг азоту в біосфері – це цикл перетворень його органічних та неорганічних форм. Джерелом азоту для рослин можуть бути: молекулярний азот повітря, який засвоюється лише певними видами мікроорганізмів; азот амонійних солей та солей азотної кислоти, тобто неорганічних сполук (NН4+, NO3-); азот різних органічних сполук (сечовина, гній, рештки рослинних та тваринних організмів).
Азот атмосфери фіксується у вигляді амонію (NH4+), який потім поглинається коренем та асимілюється в середині клітин у вигляді азотистих органічних сполук.
Процес розкладання білків амінокислот та інших органічних сполук у ґрунті називають амоніфікацією, а грунтові організми, що здійснюють цей процес – амоніфікаторами. Вони характеризуються активними ферментами, які інтенсивно розкладають білки до амінокислот. Останні дезамінуються з утворенням аміаку.
Мінералізацію органічного азоту, розпочатого амоніфікацією, завершує процес нітрифікації, в ході якої нітрифікуючі бактерії аероби (Nitrosomonas, Nitrobacter) перетворюють амоній на нітрати:
2NH3 + 3O2 2HNO2 + 2H2O 2NO2- + 2H+ + 2H2O
а на другому етапі Nitrobacter окислює нітрит до нітрату, бо нітрити токсичні для рослин:
2HNO2 + O2 2HNO3 2NO3- + 2H+
Інтенсивність нітрифікації є показником родючості ґрунту. Нітрати – найоптимальніша форма азоту для живлення рослин. Важливу роль в завершенні циклу азоту мають процеси денітрифікації, в ході якої денітрифікуючі бактерії відновлюють нітрати та нітрити до молекулярного азоту. Відновлення каталізується нітрат – редуктазою – ферментом, до складу якого входить молібден, що тісно пов’язаний з бактеріальною мембраною. Існує ряд бактерій, які здатні відновлювати нітрати до молекулярного азоту (Pseudomonas, Micrococcus, Ihiobacillus).
