生物地球化学循环是指环境中各种元素沿着特定的路线运动，由周围环境进入生物体，最后回到环境中的循环运动过程。

（1）固氮

大气成分的79％是氮气，但大多数生物不能直接利用氮气，因此以无机氮形式和有机氮形式存在的氮库对生物最为重要。大气中的氮只有被固定为无机氮化合物（主要是硝酸盐和氨）以后，才能被生物所利用。固氮三种途径：生物固氮、高能固氮、工业固氮。

（2）氨化作用

在氨化细菌和真菌的作用下，将含氮的生物大分子（蛋白质或核酸）通过水解而生成的小分子有机氮（氨基酸或核苷酸）分解，释放出氨与氨化合物的过程。植物通过同化无机氮使氮素进入蛋白质，土壤和水中的很多异养细菌、放线菌和真菌都能利用这种富含氮的有机化合物。

（3）硝化作用

这个过程分两步，第一步把氨或氨盐转变为亚硝酸盐；第二步把亚硝酸盐转变为硝酸盐。亚硝化细菌可使氨转化为亚硝酸盐，而硝化细菌则能把亚硝酸盐转化为硝酸盐。这些细菌全都是具有化能合成作用的自养细菌，其能从这一氧化过程中获得自己所需要的能量。亚硝酸盐和硝酸盐能直接供植物吸收利用，或在土壤中转变为腐殖质的成分，或被雨水冲洗携带，经河流到达海洋，为水生生物所利用。

（4）反硝化作用

反硝化作用是指把硝酸盐等较复杂的含氮化合物转化为N₂、NO和N₂O的过程，这个过程是由细菌和真菌参与的。这个过程第一步是把硝酸盐还原为亚硝酸盐，释放NO。通常出现在陆地有渍水和缺氧的土壤中，或水体生态系统底部的沉积物中，由异养细菌所完成，然后亚硝酸盐进一步还原产生N₂O和分子氮（N₂），两者都是气体，返回到大气的氮库中。

具体如图1。