Cố định nitơ là quá trình chuyển hóa khí nitơ trong khí quyển thành các hợp chất mà thực vật có thể sử dụng. Quá trình này diễn ra theo hai cách chính: công nghiệp, thông qua quy trình Haber-Bosch, và sinh học, thông qua vi khuẩn mang enzyme nitrogenase.

Cố định nitơ sinh học là con đường lâu đời hơn. Vi khuẩn Rhizobia sống trong các nốt sần trên rễ cây họ đậu, nhận đường từ cây để đổi lấy amoniac. Các vi khuẩn đất sống tự do như Azotobacter và vi khuẩn lam trong ruộng lúa ngập nước cũng cố định nitơ. Một số cây không thuộc họ đậu, như cây tống quán sủi và một số loại cỏ nhiệt đới, cũng là vật chủ của các vi sinh vật cố định nitơ cộng sinh hoặc liên kết.

Tại sao điều đó lại quan trọng trong nông trại?

• Luân canh cây họ đậu cung cấp nitơ cho các loại ngũ cốc trồng vụ sau.
• Các loại phân xanh như đậu tằm và cỏ ba lá cố định nitơ tại chỗ.
• Cố định đạm giúp giảm sự phụ thuộc vào phân bón hóa học.
• Nó cũng giúp tăng lượng chất hữu cơ trong đất theo thời gian.

Quá trình cố định đạm không phải là vô hạn. Nó sẽ chậm lại khi hàm lượng nitơ trong đất đã cao, vì vi khuẩn nhận được ít đường hơn từ cây trồng. Hạn hán, thiếu phốt pho và đất chua đều làm giảm quá trình này. Quản lý các điều kiện đó là một phần quan trọng để duy trì sự cộng sinh.