מחזור החנקן בטבע בשם זה מכנים את החילופים המחזוריים המתמידים בין החנקן הספוח לקרקע לבין החנקן (N2) המצוי באטמוספירה. החנקן, המרכיב כ- 80% מהאויר, אינו זמין לצמחים כגז ועליו לעבור תחילה לצורה מינרלית באמצעות בקטריות קרקע, בקטריות סימביוטיות (על שרשי קטניות), או אצות כחוליות. לאחר שהוא נקלט כמינרל ע"י הצמחים, הוא מועבר (בחלקו, בשרשרת המזון) לבעלי החיים, ומגיע חזרה לקרקע כחנקן אורגני דרך הפרשותיהם או דרך שרידים של צמחים ובע"ח. מיקרואורגניזמים (בקטריות, אצות) מפרקים את החנקן האורגני ומחזירים אותו כגז לאטמוספירה או כחנקן זמין לצמחים וחוזר חלילה. מושגים לעיון נוסף: קיבוע חנקן אמוניפיקציה דניטריפיקציה חיידקים קושרי חנקן