La reserva principal de nitrógeno es la atmósfera ( el nitrógeno representa el 78 % de los gases atmosféricos). La mayoría de los seres vivos no pueden utilizar el nitrógeno elemental de la atmósfera para elaborar aminoácidos ni otros compuestos nitrogenados, de modo que dependen del nitrógeno que existe en las sales minerales del suelo. Por lo tanto, a pesar de la abundancia de nitrógeno en la biosfera, muchas veces el factor principal que limita el crecimiento vegetal es la escasez de nitrógeno en el suelo. El proceso por el cual esta cantidad limitada de nitrógeno circula sin cesar por el mundo de los organismos vivos se conoce como ciclo del nitrógeno.
Las tres principales etapas del ciclo son:
| Amonificación | Nitrificación | Asimilación |
| Gran parte del nitrógeno
del suelo proviene de la descomposición de la materia orgánica
y, por lo tanto, consiste en compuestos orgánicos complejos (proteínas,
aminoácidos, etc.).
Estos compuestos suelen ser degradados a compuestos simples por los organismos que viven en el suelo (bacterias y hongos). Estos microorganismos utilizan las proteínas y aminoácidos para formar las proteínas que necesitan y liberar el exceso de nitrógeno como amoníaco (NH3) o amonio (NH+4). Este proceso se denomina amonificación. |
Algunas bacterias comunes en los
suelos oxidan el amoníaco o el amonio. Esta oxidación se
denomina nitrificación. En ella se libera energía , que es
utiliza por los bacterias como fuente energética primaria.
Un grupo de bacterias oxida el amoníaco (o amonio) a nitrito (NO-2). El nitrito es tóxico para las plantas, pero es raro que se acumule (la presencia de nitritos en el agua es un indicador muy claro de contaminación). Otras bacterias oxidan el nitrito a nitrato, que es la forma en que la mayor parte del nitrógeno pasa del suelo a las raíces. |
Una vez que el nitrato está
dentro de la célula de la planta, se reduce de nuevo a amonio. Este
proceso se denomina asimilación y requiere energía.
Los iones de amonio así formados se transfieren a compuestos que contienen carbono ara producir aminoácidos y otras moléculas orgánicas nitrogenadas que la planta necesita. Los compuestos nitrogenados de las plantas terrestres vuelven al suelo cuando mueren las plantas o los animales que las han consumido; así, de nuevo, vuelven a ser captados por las raíces como nitrato disuelto en el agua del suelo y se vuelven a convertir en compuestos orgánicos. |
En los sistemas naturales, el nitrógeno que se pierde por desnitrificación, lixiviación, erosión y procesos similares es reemplazado por el proceso de fijación y otras fuentes de nitrógeno. La interferencia antrópica (humana) en el ciclo del nitrógeno puede, no obstante, hacer que haya menos nitrógeno en el ciclo, o que se produzca una sobrecarga en el sistema. Por ejemplo, los cultivos intensivos, su recogida y la tala de bosques han causado un descenso del contenido de nitrógeno en el suelo (algunas de las pérdidas en los territorios agrícolas sólo pueden restituirse por medio de fertilizantes nitrogenados artificiales, que suponen un gran gasto energético). Por otra parte, la lixiviación del nitrógeno de las tierras de cultivo demasiado fertilizadas, la tala indiscriminada de bosques, los residuos animales y las aguas residuales han añadido demasiado nitrógeno a los ecosistemas acuáticos, produciendo un descenso en la calidad del agua y estimulando un crecimiento excesivo de las algas.