78 Prozent der Atmosphäre bestehen aus dem stabilen Stickstoffmolekül N2. Dieser Stickstoff ist nicht reaktionsfreudig und steht Pflanzen somit nicht zur Verfügung. Reaktive Stickstoffe sind zum Beispiel Ammonium (NH4+) oder Stickstoffoxide wie Nitrat (NO3-). Sie entstehen natürlicherweise bei der Symbiose von Knöllchenbakterien und
Pflanzen im Boden, bei Vulkanausbrüchen oder durch Blitze, die den Stickstoff der Atmosphäre aufsprengen und die Verbindung von Stickstoff und Sauerstoff anregen. Mit dem Regen gelangen die Stoffe in den Boden, wo Pflanzen sie nun aufnehmen können und dem Nährstoffkreislauf zuführen.
Auch Ausscheidungen von Lebewesen, wie die Gülle von Nutztieren, enthalten Stickstoff. Aufgetragen auf landwirtschaftliche Flächen sorgen Mikroorganismen im Boden dafür, dass aus diesem sogenannten Wirtschaftsdünger Nitrat entsteht.