Stikstof is die volopste element in die atmosfeer en noodsaaklik vir alle lewe. Die stikstofsiklus is 'n biochemiese siklus wat die geochemiese omsetting van stikstof- en stikstofbevattende verbindings in die natuur beskryf.
Alhoewel die aarde se atmosfeer 'n ryk bron van stikstof is, is die meerderheid hiervan relatief onbruikbaar vir plante. Stikstofbinding, of stikstoffiksasie, is nodig vir die omskakeling van stikstof in gasvorm na 'n vorm bruikbaar vir lewende organismes – vandaar stikstof se belangrikheid in voedselproduksie. Die oorvloed of skaarsheid van hierdie stikstof in die "vaste" vorm, ook bekend as reaktiewe stikstof, dikteer die hoeveelheid voedsel wat op 'n spesifieke grondoppervlakte verbou kan word.
Atmosferiese stikstof moet eers verwerk word om deur plante gebruik te kan word. Sommige stikstofbinding vorm as die weerlig slaan, maar die meeste binding word gedoen deur vrylewende of simbiotiese bakterieë. Hierdie bakterieë het die ensiem nitrogenase wat gasvormige stikstof met waterstof verbind om ammoniak te produseer, wat dan verder omskep word deur bakterieë in hul eie organiese verbindings. Sommige stikstofbindingbakterieë, soos Rhizobium, leef in die wortels van peulplante (soos ertjies en boontjies). Hier vorm by 'n mutualistiese verhouding die plant, die vervaardiging van ammoniak in ruil vir koolhidrate. Voedingstof-arme grond kan beplant word met peulgewasse om die grond te verryk met stikstof. 'n Paar ander plante kan ook sulke simbioses vorm. Tans word 'n baie groot gedeelte van stikstof gebind in ammoniakvormende plante.
Die omskakeling van stikstof (N2) vanuit die atmosfeer, in 'n vorm wat geredelik beskikbaar is vir plante, en vandaar na die diere en die mens is 'n belangrike stap in die stikstofsiklus van die verspreiding en verskaffing van hierdie noodsaaklike voedingstof.
Meeste plante kry stikstof uit die grond deur die opname deur hul wortels in die vorm van óf nitraatione of ammoniumione. Alle stikstof verkry deur diere kan teruggespoor word na die eet van plante op 'n sekere stadium in die voedselketting.
Die omskakeling van ammoniak na nitraat word hoofsaaklik uitgevoer deur grondlewende bakterieë en ander nitrifiserende bakterieë. Die primêre fase van die nitrifikasie, die oksidasie van ammoniak (NH3) word deur bakterieë soos die Nitrosomonas spesies uitgevoer, wat ammoniak na nitriet (NO2-) omskakel. Ander bakteriese spesies, soos bv. Nitrobacter, is verantwoordelik vir die oksidasie van die nitriete in nitraat (NO3-). Dit is belangrik dat die nitriete omgesit word na nitrate omdat opgehoopte nitriete giftig is vir plantlewe.
N2O (stikstofoksied) het in die atmosfeer toegeneem as gevolg van die landbou-bevrugting, biomassa verbranding, die veevoerkrale, en ander industriële bronne. N2O het nadelige gevolge in die stratosfeer, waar dit breek en tree op as 'n katalisator in van die vernietiging van atmosferiese osoon. N2O in die atmosfeer is 'n kweekhuisgas, wat tans die derde grootste bydraer tot aardverwarming is, na koolstofdioksied en metaan. Hoewel nie so oorvloedig in die atmosfeer as koolstofdioksied nie, vir 'n ekwivalente massa, stikstofoksied is byna 300 keer sterker in sy vermoë om die planeet te verwarm.