Микроорганизмы играют ключевую роль в круговороте азота, участвуя в различных процессах, которые помогают преобразовывать азот в формы, доступные для растений. Основные биологические процессы, контролирующие доступность азота, включают:

Азотфиксация: Это процесс, при котором некоторые бактерии (например, Rhizobium, Azotobacter) преобразуют атмосферный азот (N₂) в аммиак (NH₃) или другие соединения, которые могут использоваться растениями. Азотфиксирующие бактерии могут обитать в симбиозе с корнями бобовых растений или существовать в свободном состоянии в почве.

Нитрификация: Этот процесс осуществляется бактериями, которые преобразуют аммоний (NH₄⁺) в нитрит (NO₂⁻) и затем в нитрат (NO₃⁻). Нитраты являются одной из наиболее доступных форм азота для растений. Основные роды бактерий, участвующих в нитрификации, это Nitrosomonas (от аммония до нитрита) и Nitrobacter (от нитрита до нитрата).

Денитрификация: Это процесс, при котором нитраты или нитриты восстанавливаются до газообразного азота (N₂) или закиси азота (N₂O), что приводит к потере азота из почвы. Он осуществляется денитрифицирующими бактериями, таких как Pseudomonas и Paracoccus.

Минерализация (или аммонификация): Это процесс, в котором микроорганизмы разлагают органические вещества, содержащие азот, (например, белки и ДНК), освобождая аммиак. Этот процесс является важным источником аммония в почве, который может быть использован растениями или далее преобразован в нитраты.

Сорбция и десорбция: Микроорганизмы также влияют на физико-химические свойства почвы, включая способность почвы удерживать и обменивать различные формы азота.

Таким образом, взаимодействие микроорганизмов с азотом в почве формирует сложную сеть процессов, влияющих на доступность этого важного нутриента для растений, что, в свою очередь, критично для сельского хозяйства и экосистем в целом.