자연계에 있어서 질소는 대기중의 분자상질소를 비롯하여 초산, 암모니아와 같은 무기태질소, 단백질, 핵산 등의 유기태질소 등 다양한 형태로 존재하며 생물권내에서 흡수, 고정, 대사, 분해되는 등 다양한 순환을 거듭하고 있다. 대기중의 분자상질소는 Rhizobium, Azotobacter, Klebsielle, Clostridium, Blue-green algae 및 광합성세균 등에 의해 고장되어 암모니아의 형태로 환원된다. 한편 대부분의 식물들은 초산이나 암모니아 형태의 질소를 흡수 동화하여 핵산, 단백질을 만들고 이들 구성물은 사후 암모니아로 재분해 된다. 또한 동식물의 유체내지는 배설물들도 각기 분해되어 암모니아의 형태로 변화되는데 이와같은 일련의 질소순환(nitrogen cycle)은 초화세균, 탈질세균 내지는 질소고정균등 대부분의 미생물에 의해 크게 지배를 받고 있다.