Arkea
Arkea melaksanakan banyak langkah dalam siklus nitrogen. Ini meliputi reaksi yang dapat menghapus nitrogen dari ekosistem (seperti respirasi berbasis nitrat dan denitrifikasi) serta proses yang memperkenalkan nitrogen (seperti asimilasi nitrat dan fiksasi nitrogen). Para peneliti baru-baru ini menemukan keterlibatan arkea di reaksi oksidasi amonia. Reaksi-reaksi ini sangat penting dalam lautan. Arkea juga tampaknya penting untuk oksidasi amonia di tanah. Mereka menghasilkan nitrit, dan mikroba lainnya mengoksidasi ke nitrat. Tumbuhan dan organisme lain mengkonsumsi nitrat.
Nitrogen
Untuk waktu yang lama, sumber senyawa nitrogen terbatas. Sumber daya alami berasal dari hayati atau deposit nitrat yang dihasilkan oleh reaksi atmosferik. Fiksasi nitrogen oleh proses industri seperti proses Frank–Caro (1895-1899) dan proses Haber–Bosch (1908-1913) meredakan kekurangan senyawa nitrogen, hingga setengah dari produksi pangan global (lihat aplikasi) sekarang bergantung pada pupuk nitrogen sintetis. Pada waktu yang sama, penggunaan proses Ostwald (1902) untuk menghasilkan nitrat dari fiksasi nitrogen industrial memungkinkan produksi industri nitrat berskala besar sebagai bahan baku dalam fabrikasi bahan peledak pada Perang Dunia abad ke-20.