Slāpeklis sastāda 76% no atmosfēras masas, bet litosfērā un hidrosfērā slāpekļa savienojumu koncentrācijas ir ievērojami zemākas Atšķirībā no skābekļa, tas ir inerts un tiešā veidā lielākā daļa dzīvo organismu nespēj to asimilēt, jo saite starp slāpekļa atomiem slāpekļa molekulā N=N ir uzskatāma par ļoti stabilu un tās saraušanai nepieciešamā enerģija ir 950kJ/mol. Līdz ar to slāpekļa aprites ciklā ir mikroorganismu izraisītām reakcijām, jo hidrosfērā un litosfērā tieši tie realizē lielāko daļu slāpekļa savienojumu pārvērtību.
Slāpekļa savienojumi atmosfērā sastopami sekojošu savienojumu veidā: N2O, NO, N2O3, N2O4, N2O5, NH3, amonija sāļi. Pārējie slāpekļa oksīdi vai nu veidojas kā starpprodukti dažādās reakcijās, vai arī ir nestabili un ātri sadalās: N2O3 NO + NO2, 2N2O3 4NO + O2, N2O4 2NO2, NO + N2O5 3NO2, N2O5 N2O3 + O2, N2O5 + H2O 2HNO3
1914. gadā vācu ķīmiķi F.Hābers un U.Bošs izstrādāja metodi amonjaka ražošanai no atmosfēras slāpekļa, kas radīja pamatu liela mēroga minerālmēslu rūpniecības attīstībai. Mūsdienās minerālmēslu ražošanas kopapjoms ir 80 106 tonnas gadā, kas aptuveni atbilst tam slāpekļa apjomam , kas tiek fiksēts mikroorganismu darbības rezultātā – 140 106 tonnas gadā. Tomēr lielā mērā cilvēces iztiku nodrošina tieši minerālmēslu izmantošanas pieaugums.
Reakcijas, kurās mikroorganismi fiksē atmosfēras slāpekli, pārvēršot to amonjakā, noris, oksidējot ogļūdeņražus kā enerģijas avotu.
3{CH2O}n + 3H2O + 2N2 + 4H+ 3CO2 + 4NH4+
Slāpeklis spēj saistīt baktērijas vai zilaļģes, bet bioķīmiski šo procesu katalizē ferments – nitrogenāze. Brīvi dzīvojoši mikroorganismi producē 1 -5 kg N/ha, bet gumiņbaktērijas 100 – 300 kg N/ha.
Nākošais nozīmīgākais posms slāpekļa aprites ciklā ir nitrifikācija, jo augi labāk asimilē nitrātjonus nevis amonija jonus.
4NH4+ + 6O2 4NO2 - + 4H2O, 2NO2- + O2 2NO3-
Kā starpprodukti nitrifikācijas procesā veidojas nitrītjoni, kas ir izteikti toksiski. …
