Dušik je pomembna sestavina rastlinskih in živalskih beljakovin in je zato ključnega pomena za vse življenje. Čeprav je dušik najpogostejši element v zraku, večina organizmov ne more uporabiti dušika v atmosferi. Dušikov cikel pretvori atmosferski dušik v biološko uporabno obliko. Ta naravni postopek pa lahko z uporabo gnojil negativno spremenimo.
Zrak je 78 odstotkov dušika.Dušikova fiksacija
Cikel z dušikom se začne z biološkimi procesi, ki vzamejo neuporaben atmosferski dušik in ga pretvorijo v fiksno obliko. Padavine in stročnice, kot sta lucerna in fižol, dušik iz zraka odlagata v tla in vodne poti. Bakterije in alge združujejo dušik z vodikom in tvorijo amoniak.
Absorpcija
Kar nekaj rastlin uporablja amoniak v tleh, vendar je amonijak strupen za večino organizmov. Bakterije v tleh nadaljujejo z dušikovim ciklom s pretvorbo amonijaka v bolj uporabne in manj strupene nitrite in nitrate. Rastline prevzamejo te dušikove spojine skozi svoje korenine. Živali in drugi organizmi absorbirajo dušikove spojine z uživanjem rastlin ali z uživanjem drugih živali in organizmov, ki so rastline pojedli. Bakterije pretvorijo neuporabljene nitrate nazaj v atmosferski dušik.
Cikel se nadaljuje
Cikel dušika se začne znova, ko živalski odpadki in razpadajoče rastline in živali odlagajo dušik v tla, medtem ko padavine odlagajo atmosferski dušik v tla. Bakterije in alge znova pretvorijo dušik v amonijak in cikel se nadaljuje.
Težave
Cikel dušika je naravni proces, ki doda dušik v tla. Vendar pa je uporaba gnojil povečala količino uporabnega dušika v tleh. Z vidika kmetijstva se zdi dodaten dušik, da več hranilnih snovi v tleh pomeni pridelke z večjim donosom. Na žalost imajo ekosistemi, vključno s tistimi, ustvarjenimi s pridelavo rastlin, omejene potrebe po dušiku. Presežek dušika, ki ga rastline ne zaužijejo in ga bakterije ne morejo spremeniti nazaj v atmosfersko obliko, se izlijejo globlje v tla in iz kroga, onesnažijo zaloge podzemne vode in spodbudijo rast strupenih alg.