Laut
Sinar hanya dapat menembus permukaan laut di atas 200 m, sehingga tumbuhan hanya dapat tumbuh di bagian ini. Bagian permukaan seringkali kekurangan komponen-komponen nitrogen yang aktif secara biologis. Siklus nitrogen di laut terdiri dari proses transformasi mikrobial yang meliputi pengikatan nitrogen, asimilasi nitrogen, nitrifikasi, anamoks, dan denitrifikasi. Beberapa proses tersebut terjadi di laut dalam, sehingga pertumbuhan tumbuhan lebih besar di daerah yang mengalami pembalikan massa air, dan juga di daerah dekat muara yang mengandung nutrien yang terbawa dari daratan. Maka dari itu, wilayah yang paling produktif, kaya akan plankton, dan juga kaya akan ikan umumnya terletak di daerah pesisir.
Bintil akar
Secara umum, tumbuhan menyerap nitrogen dalam bentuk nitrat (NO), nitrit (NO), dan amonia (atau ion amonium, NH) dari cairan tanah. Bakteri bintil akar membantu tumbuhan untuk mengikat nitrogen bebas (N, "diazo") di udara lalu mereduksi menjadi amonia, untuk kemudian diasimilasi menjadi asam amino (penyusun protein), nukleotida (penyusun DNA dan RNA), dan senyawa-senyawa lain seperti vitamin, flavon, dan fitohormon. Proses ini terjadi di dalam sel-sel bintil akar, tepatnya di "simbiosom", suatu ruang khusus dalam sel yang terbebas dari oksigen karena oksigen diikat oleh senyawa mirip myoglobin pada hewan yang disebut leghemoglobin (disebut demikian karena warnanya juga kemerahan). Energi untuk reduksi disediakan oleh malat, sebagai produk langsung pemecahan sukrosa.
Berdasarkan proses perkembangannya, dikenal dua kelompok bintil akar: bintil terbatas ("determinate") dan tak terbatas ("indeterminate"). Bintil berkembang terbatas biasa dijumpai pada tumbuhan polong dari daerah tropika dan subtropika, seperti kedelai, buncis, dan berbagai kara.