No ciclo do nitrogênio, as leguminosas formam uma relação simbiótica com certos tipos de bactérias que estão envolvidas em um processo conhecido como "fixação de nitrogênio". As leguminosas fornecem aos microorganismos a energia necessária para iniciar o processo, enquanto a bactéria fixa o nitrogênio capturado do ar em uma forma utilizável, que é absorvida pelas leguminosas para seu sustento.
O nitrogênio é um componente importante na produção de aminoácidos e proteínas que impulsionam os processos vitais essenciais. O ciclo do nitrogênio se refere ao movimento do nitrogênio da atmosfera para os organismos vivos, onde o nitrogênio eventualmente volta ao meio ambiente. Organismos superiores, como plantas e animais, não podem usar diretamente a forma de nitrogênio que é abundante no ar. O nitrogênio deve ser fixado por bactérias e algas antes de ser utilizado no corpo.
O ciclo do nitrogênio é dividido em três etapas: fixação de nitrogênio, nitrificação e desnitrificação. Os principais participantes na fixação de nitrogênio são leguminosas, como alfafa, trevo e soja, e bactérias fixadoras de nitrogênio, como rizóbio, bradirizóbio e azorizóbio. A bactéria infecta as leguminosas para formar nódulos radiculares. Uma vez que estão firmemente incorporados nos nódulos, as bactérias tornam-se imóveis. Os nódulos são as fontes dos esqueletos de carbono, ou fotossintato, de que a bactéria precisa para conduzir o processo de fixação de nitrogênio. Depois de fornecer a energia, esses microrganismos capturam o nitrogênio do ar e o convertem em amônia. Os gases absorvem a amônia para serem usados como nutrientes.
