Stickstofffixierende Bakterien kombinieren elementaren Stickstoff mit Wasserstoff oder Sauerstoff, um Verbindungen herzustellen, die Pflanzen zum Wachstum benötigen, darunter Ammoniak und Nitrate. Einige stickstofffixierende Bakterien arbeiten unabhängig, während andere mit Hülsenfrüchten arbeiten, um die Transformation. Stickstofffixierende Bakterien setzen über 90 Prozent des von Pflanzen verwendeten Stickstoffs um.
Blaugrünalgen sind ein Beispiel für stickstofffixierende Bakterien, die unabhängig arbeiten. Unabhängige Stickstofffixierer wandeln weniger als 5 Pfund Stickstoff pro Morgen um, sind aber eine bedeutende Stickstoffquelle für Reisfelder.
Bei Hülsenfrüchten dringen die stickstoffbindenden Bakterien in das Wurzelsystem der Pflanze ein. Die Infektion verursacht die Bildung eines Knotens zur Stickstoffspeicherung. Die Pflanze liefert die Nahrung, die notwendig ist, um die Bakterien in dieser symbiotischen Beziehung am Leben zu erhalten. Bei Luzerne bilden die Knoten handähnliche Strukturen mit einer Handfläche und Fingern mit einem Durchmesser von etwa 1/2 Zoll. Solange die Wachstumsbedingungen günstig bleiben, wandeln die Bakterien während der restlichen Vegetationsperiode Stickstoff um.
Bei Bohnen, Erbsen und Erdnüssen haben die Knoten eine runde Form und ungefähr die Größe einer großen Erbse. Eine einzelne Erdnusspflanze bildet bis zu 1.000 dieser Knoten. Stress für die Pflanze führt jedoch dazu, dass sie aufhört, Stickstoff zu fixieren. Während Landwirte einige der für Stress verantwortlichen Bedingungen aufgrund der Bodenbedingungen ändern können, haben sie wenig Kontrolle über die Temperatur oder einen Mangel an Feuchtigkeit. Hülsenfrüchte produzieren bis zu 25 Pfund festen Stickstoff pro Morgen.
