Le cycle de l'azote est la façon dont l'azote dans la nature est transformé en de nombreuses formes différentes qui sont utilisées par les organismes vivants.
L'air contient environ 78 % d'azote. Les produits chimiques azotés sont nécessaires à la vie. L'azote est une partie nécessaire des protéines, de l'ADN et de l'ARN. Chez les plantes, l'azote est nécessaire à la photosynthèse et à la croissance. Cependant, les êtres vivants ne peuvent pas utiliser l'azote élémentaire de l'air pour ces choses. La fixation de l'azote est nécessaire pour transformer l'azote présent dans l'air (N2) en formes utilisables par la vie. La fixation de l'azote se fait principalement par des microorganismes appelés bactéries. Ces bactéries possèdent une enzyme qui combine le N2 avec l'hydrogène gazeux (H2) pour produire de l'ammoniac (NH3).
Certaines de ces bactéries vivent dans les racines des plantes (principalement des légumineuses). Dans ces racines, elles fabriquent de l'ammoniac pour la plante et celle-ci leur fournit des glucides. D'autres plantes prélèvent les composés azotés du sol par leurs racines. Tout l'azote des animaux provient des plantes qui les mangent.
L'ammonium (NH4) dans le sol est fabriqué par des bactéries fixatrices d'azote et des décomposeurs, des bactéries et des champignons qui décomposent la vie morte en ses parties. Ce processus est appelé ammonification. L'ammonium a une charge positive. Il se lie facilement à l'argile et à l'humus du sol. L'ammoniac et l'ammonium sont toxiques pour les poissons et les autres animaux. C'est pourquoi les eaux usées et autres eaux résiduaires sont régulièrement mesurées. Si les niveaux d'ammoniac sont trop élevés, une nitrification doit avoir lieu.
La nitrification est l'oxydation de l'ammoniac et de l'ammonium en nitrite (NO2-) puis en nitrate ( NO3-) par les bactéries. Comme le nitrite et le nitrate ont une charge négative, ils ne se fixent pas facilement au sol et sont emportés par les eaux de pluie et d'irrigation. Des niveaux élevés de nitrates dans l'eau potable sont nocifs pour les bébés et peuvent provoquer le syndrome du bébé bleu. Des niveaux élevés de nitrates peuvent également entraîner une croissance excessive des algues dans les lacs et les piscines. Cette eutrophisation peut être néfaste pour les poissons et les autres animaux aquatiques. C'est pourquoi l'utilisation d'engrais est contrôlée.
En l'absence d'oxygène, certaines bactéries transforment le nitrate en azote gazeux (N2) pour en extraire de l'énergie. Le cycle de l'azote recommence ainsi. Ce processus est appelé dénitrification.
