在自然界，氮元素以分子态、无机结合氮和有机结合氮三种形式存在。大气中含有大量的分子态氮，但是绝大多数生物都不能够利用分子态的氮，只有象豆科植物的根瘤菌一类的细菌和某些蓝绿藻能够将大气中的氮气转变为硝态氮加以利用。植物只能从土壤中吸收无机态的铵态氮和硝态氮，用来合成氨基酸，再进一步合成各种蛋白质。动物则只能直接或间接利用植物合成的有机氮，经分解为氨基酸后再合成自身的蛋白质。在动物的代谢过程中，一部分蛋白质被分解为氨、尿酸和尿素等排出体外，最终进入土壤。动植物的残体中的有机氮则被微生物转化为无机氮，从而完成生态系统的氮循环。