Der Stickstoffkreislauf ist aufgrund seiner Rolle als Grundlage für die Produktion von Stickstoff wichtig, der für alle Lebensformen unerlässlich ist. Die Atmosphäre enthält einen Großteil des auf der Erde vorkommenden natürlichen Stickstoffs.
Der Stickstoffkreislauf versorgt das Ökosystem mit Stickstoff aus der Atmosphäre, dem Boden und den Ozeanen. Stickstoff ist ein wichtiger Bestandteil komplexer Moleküle wie Aminosäuren und Nukleotiden, die zur Bildung von Proteinen und DNA, den Bausteinen allen Lebens, führen. Pflanzen nehmen Stickstoff in Form von Ammonium, Nitration und in seltenen Fällen als Aminosäuren auf. Die Tiere erhalten den für biologische Prozesse notwendigen Stickstoff durch die Nahrungsaufnahme von lebendem oder totem organischem Material. Stickstoff wird üblicherweise wieder in anorganisches Material umgewandelt, wenn er durch Zersetzung in den biogeochemischen Kreislauf eintritt. Der Stickstoff wird dann typischerweise von Bakterien und Pilzen durch einen Prozess namens Mineralisierung in Ammoniumionen umgewandelt.
Wenn Ammonium in den Boden gelangt, wird es an bestimmte Tonpartikel gebunden. Aus diesen Partikeln wird dann durch Kationenaustausch das Ammonium freigesetzt. Wenn das Ammonium freigesetzt wird, werden seine chemischen Eigenschaften durch spezielle Bakterien verändert und aus dem Boden dispergiert. Die neue Form von Stickstoff kann dann durch das hydrologische System in die Ozeane überführt werden, wo er nach der Umwandlung in Gas durch den Denitrifikationsprozess wieder in die Atmosphäre abgegeben wird.
