Les êtres vivants, sous quelque forme qu’ils existent, ne peuvent pas vivre dans une atmosphère ne contenant que du diazote N2 car cette molécule gazeuse est totalement inerte; il leur faut du dioxygène O2 pour respirer et faire fonctionner correctement leurs cellules.

Les plantes non plus ne peuvent s’accommoder de diazote exclusivement; c’est du dioxyde de carbone CO2 qu’il leur faut pour procéder à la photosynthèse, ainsi que du dioxygène pour respirer. Mais certaines bactéries s’appuient sur le diazote pour croître et coloniser leur environnement.

Ces bactéries d’un type particulier sont appelées rhizobium; elles vivent dans les sols et forment des colonies sous forme de petits nodules fixés aux racines de certaines espèces de plantes, les légumineuses. La symbiose entre les légumineuses et le rhizobium a ceci d'extraordinaire que le diazote présent dans l’atmosphère est fixé par les bactéries et est transformé en ions ammonium NH4+ qui sont directement utilisés par la plante comme engrais primaire (en plus du phosphore et du potassium, que la plante trouve directement dans le sol).

On dénombre plus de 18'000 espèces de légumineuses présentes dans pratiquement tous les écosystèmes de la planète. Le trèfle, les haricots, les pois, les lentilles, les arachides, le soja, ou la réglisse, sont des exemples emblématiques de légumineuses cultivées. L’alimentation humaine et animale d’un grand nombre de pays dépend directement de la consommation de légumineuses, qui apportent une indispensable source de protéines végétales.

Lorsqu’un sol est pauvre en azote, les agriculteurs plantent des légumineuses. Grâce à l’action symbiotique du rhizobium et au diazote de l’air, le sol se chargera en ions ammonium qui seront partiellement utilisés pour la croissance de la légumineuse et partiellement stockés dans le sol. L’année suivante, l’agriculteur pourra alors planter des espèces de plantes ou des céréales non légumineuses, qui pourront consommer l’excédent d’ammonium, sans avoir besoin d’ajouter des engrais azotés (ou en limitant leur ajout).

Notons, pour rester sur le diazote et les engrais, que Fritz Haber, chimiste allemand, a reçu le Prix Nobel en 1918, pour la synthèse de l’ammoniac NH3 à partir de ses éléments diazote N2 et dihydrogène H2. Cette synthèse chimique, effectuée en présence de catalyseur, à haute température et haute pression, est à la base de la production mondiale d’engrais azotés.

En conclusion, bien que l’homme ne puisse pas vivre sur le diazote, c’est tout de même sur celui-ci qu’il s’appuie pour créer de l’engrais à base d’azote indispensable pour la croissance de toutes les plantes et céréales non légumineuses.