Processo cíclico natural no curso do qual o nitrogênio se incorpora ao solo e passa a fazer parte dos organismos vivos antes de regressar à atmosfera. O nitrogênio gasoso presente na atmosfera deve ser transformado numa forma quimicamente utilizável (amônia ou nitratos) antes de poder ser utilizado pelos organismos vivos (Fixação do nitrogênio).

O nitrogênio fixado na forma de amônia e nitratos é absorvido diretamente pelas plantas e incorporado a seus tecidos em forma de proteínas vegetais. Depois, o nitrogênio percorre a cadeia alimentar desde as plantas aos herbívoros, e destes aos carnívoros (Cadeia trófica). Quando as plantas e os animais morrem, os compostos nitrogenados se decompõem produzindo amônia, um processo chamado amonificação. Parte dessa amônia é recuperada pelas plantas; o resto se dissolve na água ou permanece no solo, donde os microorganismos a convertem em nitratos ou nitritos, num processo chamado nitrificação. Os nitratos podem armazenar-se nos húmus em decomposição ou desaparecer do solo por lixiviação, sendo arrastado para arroios e lagos. Outra possibilidade é que se convertam em nitrogênio, mediante a desnitrificação, e voltem para a atmosfera.

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