Trong chu trình nitơ, cây họ đậu hình thành mối quan hệ cộng sinh với một số loại vi khuẩn tham gia vào một quá trình được gọi là "cố định nitơ". Các cây họ đậu cung cấp cho vi sinh vật năng lượng cần thiết để bắt đầu trong khi vi khuẩn cố định nitơ thu được từ không khí thành dạng có thể sử dụng được, được cây họ đậu hấp thụ để làm thức ăn.
Nitơ là một thành phần quan trọng trong việc sản xuất axit amin và protein thúc đẩy các quá trình sống cần thiết. Chu trình nitơ đề cập đến sự di chuyển của nitơ từ khí quyển vào các cơ thể sống, nơi nitơ cuối cùng quay trở lại môi trường. Các sinh vật bậc cao, chẳng hạn như thực vật và động vật, không thể sử dụng trực tiếp dạng nitơ có nhiều trong không khí. Nitơ phải được cố định bởi vi khuẩn và tảo trước khi nó có thể được sử dụng trong cơ thể.Chu trình nitơ được chia thành ba bước: cố định nitơ, nitrat hóa và khử nitơ. Những người tham gia chính trong quá trình cố định đạm là các loại đậu, chẳng hạn như cỏ linh lăng, cỏ ba lá và đậu nành, và các vi khuẩn cố định đạm, chẳng hạn như rhizobium, bradyrhizobium và azorhizobium. Vi khuẩn lây nhiễm sang cây họ đậu tạo thành các nốt sần ở rễ. Khi chúng đã bám chắc vào các nốt sần, vi khuẩn sẽ trở nên bất động. Các nốt sần là nguồn gốc của bộ xương carbon, hoặc quang hợp, vi khuẩn cần để thúc đẩy quá trình cố định nitơ. Sau khi cung cấp năng lượng, các vi sinh vật này thu giữ nitơ từ không khí và chuyển nó thành amoniac. Các loại đậu lấy amoniac để được sử dụng làm chất dinh dưỡng.
