自然氮循环（nitrogen cycle），理学-生物学-植物生理学-生物固氮，自然界中氮气和含氮化合物之间相互转化的过程。不同形式的氮素可以通过生物或物理方式进行转化。在自然界，氮是含量十分丰富的化学元素，以单质和化合物两种形式存在。空气中的氮气是单质氮，占空气总体积的78%。含氮的化合物包括无机和有机两类，前者如铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐以及氨、一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）和一氧化二氮（N2O）等，后者包括胺、腈、卟啉、氨基酸、核苷酸、叶绿素、蛋白质和核酸等。氮循环过程主要包括5个环节：固氮、吸收、氨化、硝化和反硝化作用。固氮。将氮气转变为可被生物体吸收的化合态氮的过程。包括物理、化学和生物3种方式：①在闪电作用下，空气中的氮气被氧化为氮氧化物的过程，即物理固氮。②在高温高压条件下，应用金属催化剂，将氮气转化为氨气的过程，称为化学固氮（1907～1908年，德国化学家F.哈伯[注]和德国化学家C.博施[注]发明合成氨技术）。③自然界中存在一些微生物（包括某些古菌和细菌），可以通过体内的固氮酶系，在常温常压下将氮气转化为氨，该过程即为生物固氮。吸收。