Nitrogens kredsløb kaldes også i nogle sammenhænge kvælstofkredsløbet. Nitrogen (N) er et vigtigt næringsstof for planter og dyr, da det bl.a. indgår i opbygningen af organismers DNA og proteiner. Dyrene får nitrogen gennem føden, mens planterne optager det fra jorden eller luften. Nitrogen er i sin rene form en gasart (N2) ligesom oxygen/ ilt (O2). 78 % af den luft, du indånder, er nitrogen. De fleste planter kan kun optage nitrogen, hvis det er bundet i kemiske forbindelser i jorden. De kemiske forbindelser er ammonium (NH4+), nitrat (NO3-), og nitrit (NO2-). Her er N bundet til hydrogen eller oxygen. Der er dog ganske få organismer, der kan lave luftens frie nitrogen (N2) om, så den kan bruges som næring, men nogle af disse er bælgplanter, som landmændene har lært at udnytte.

På bælgplanters (ærter, kløver, lucerne o.l.) rødder lever knoldbakterien rhizobium, som danner små knolde på planterødderne. Knoldbakterierne optager frit nitrogen (N2) fra luften og omdanner det til ammonium (NH4+). Denne proces hedder nitrogenfiksering. Knoldbakterien indgår i en symbiosemed planten, hvor den får energi i form af kulhydrat fra planten, og planten får nitrogen i form af ammonium (NH4+) fra knoldbakterierne. Når planten dør, bliver rodknoldene nedbrudt, og den lagrede ammonium (NH4+) bliver frigivet til jorden.

Landmanden kan overføre den fikserede nitrogen fra bælgplanterne til resten af næringssystemet, ved enten at lade det indgå i foder til dyrene eller ved at pløje bælgplanterne ned i jorden. Efter bælgplanterne er pløjet ned, bliver de nedbrudt af fx svampe, bakterier og regnorme, og herved bliver der frigivet nitrogen til jorden, som efterfølgende kan optages af planterne. Dette kalder man også med et andet ord for grøngødning.