Les bactéries fixatrices d'azote combinent l'azote élémentaire avec de l'hydrogène ou de l'oxygène pour créer des composés dont les plantes ont besoin pour leur croissance, notamment de l'ammoniac et des nitrates. Certaines bactéries fixatrices d'azote fonctionnent indépendamment, tandis que d'autres travaillent avec des légumineuses pour compléter la transformation. Les bactéries fixatrices d'azote convertissent plus de 90 % de l'azote utilisé par les plantes.
Les algues bleu-vert sont un exemple de bactérie fixatrice d'azote qui fonctionne indépendamment. Les fixateurs d'azote indépendants transforment moins de 5 livres d'azote par acre, mais sont une source importante d'azote pour les rizières.
Chez les légumineuses, les bactéries fixatrices d'azote pénètrent dans le système racinaire de la plante. L'infection provoque la formation d'un nœud pour le stockage de l'azote. La plante fournit la nourriture nécessaire pour maintenir les bactéries en vie dans cette relation symbiotique. Dans la luzerne, les nœuds forment des structures ressemblant à des mains avec une paume et des doigts d'environ 1/2 pouce de diamètre. Tant que les conditions de croissance restent favorables, les bactéries continuent de convertir l'azote pendant le reste de la saison de croissance.
Sur les haricots, les pois et les arachides, les nœuds sont de forme ronde et ont approximativement la taille d'un gros pois. Une seule plante d'arachide forme jusqu'à 1 000 de ces nœuds. Cependant, le stress sur la plante l'empêche de fixer l'azote. Alors que les agriculteurs peuvent modifier certaines des conditions responsables du stress dû aux conditions du sol, ils ont peu de contrôle sur la température ou le manque d'humidité. Les légumineuses produisent jusqu'à 25 livres d'azote fixe par acre.
