Nitơ có ý nghĩa rất quan trọng đối với sự sống thực vật. Nitơ là yếu tố dinh dƣỡng đóng góp rất quan trọng trong việc điều tiết quá trình sinh lý, trao đổi chất của cây. Nitơ còn là thành phần của nhiều vitamin B1, B2, B6,… đóng vai trò là nhóm hoạt động của nhiều hệ enzym oxy hóa khử, trong đó có sự tạo thành của adenin. Nitơ còn có tác động nhiều mặt đến sự đồng hóa CO2, khi thiếu nitơ cƣờng độ đồng hóa giảm làm giảm cƣờng độ quang hợp. Khi cung cấp đầy đủ nitơ cho cây làm tổng hợp auxin tăng lên. Nitơ còn ảnh hƣởng đến chỉ số hóa keo của chất sống nhƣ độ ƣa nƣớc, độ nhớt… từ đó ảnh huởng đến cƣờng độ quang hợp, hô hấp và các quá trình sinh lý trao đổi chất trong quá trình sinh trƣởng và phát tiển của cây. Nếu cây hấp thụ N vƣợt quá nhu cầu thì thân cây sẽ mền yếu và khó hình thành hoa. Tuy nhiên, nếu không cung cấp đủ lƣợng cần thiết cây sẽ bị cứng.
Cây trồng hấp thụ nitơ từ môi trƣờng dinh dƣỡng và từ khí quyển. Ở một số loài cây, trong giai đoạn đầu sinh trƣởng sinh dƣỡng cần một lƣợng nitơ vừa đủ, thân cây sẽ phát triển cứng cáp. Khi cây đã phát triển cành để đậu quả và khi trái chín thì nhu cầu nitơ sẽ cao. Khi thiếu nitơ thì thân lá, bộ rễ sẽ kém phát triển, ảnh hƣởng đến quang hợp nên năng suất giảm rõ rệt [1], [6].
Vi khuẩn nốt sần là vi khuẩn đất có khả năng nhiễm vào các lông hút của rễ cây họ đậu và kích tác tạo các nốt sần trên rễ cây đậu. Ở cây thuộc họ đậu, ngƣời ta còn nhận thấy hàng năm vi khuẩn nốt sần cộng sinh trong rễ có thể làm giàu thêm cho đất trung bình 75 – 200kgN/ha [4].
Nhờ hệ thống cộng sinh với vi khuẩn nốt sần nên cây họ đậu có khả năng cố định đạm từ không khí để phục vụ cho sự sinh trƣởng và phát triển,
do đó mà nó bù đắp lại cho đất một lƣợng đạm cao tạo điều kiện thuận lợi cho các vụ canh tác tiếp theo. Nhờ sự cộng sinh với vi khuẩn nốt sần, cây họ đậu có khả năng cố định một lƣợng đạm đáng kể từ N tự do trong không khí, để đáp ứng một phần nhu cầu của cây và bồi dƣỡng đạm cho đất. Cây họ đậu rất thích hợp để đƣa vào hệ thống luân canh với lúa, nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế, tận dụng tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ độ màu mỡ của đất. Nốt sần phát triển quanh cổ rễ nhờ vi khuẩn có sẵn trong đất khi đậu giống cho rễ non đầu tiên. Sau khi thành lập 2 – 3 tuần nốt sần có thể cố định đạm, khả năng cố định kéo dài đến khi nốt sần bị hƣ thối. Theo FAO (1984), vi khuẩn cộng sinh trên rễ cây đậu nành có khả năng cố định từ 60 – 168kgN/ha/năm.
Nghiên cứu trên cây đậu tƣơng nhận thấy lƣợng đạm cố định đƣợc đạt trung bình trong một vụ là 94kgN/ha (tƣơng đƣơng với hơn 200kg urea), trong trƣờng hợp thuận lợi có thể lên đến 168kgN/ha (gần bằng 400kg urea). Lƣợng đạm cố định đƣợc có thể đáp ứng đến 74% nhu cầu đạm của cây đậu tƣơng [17]. Đạm từ khí trời đƣợc các vi sinh vật cộng sinh với rễ cây họ đậu cố định dƣới dạng đạm hữu cơ và sau khi chúng chết đi lƣợng đạm đó đƣợc giải phóng làm giàu cho đất. Mỗi hecta trồng cây họ đậu có thể tích lũy thêm cho đất 40 – 200kgN.
Ngoài ra vi khuẩn cố định đạm sống tự do (hiếu khí và kị khí) cũng có khả năng làm giàu thêm cho đất hàng năm vào khoảng 15 – 16kgN/ha (khoảng 75 – 300kg đạm sunfat) [37].