氮素通过不同途径进入农田生态系统，在该系统中经各种转化和移动过程后，又不同程度地离开农田生态系统（见图）。其主要过程为氮素的输入和输出。

农田氮素循环示意图

包括生物固氮，施用的氮肥和有机肥，降水和灌溉水，以及干沉降物等带入的氮。

生物固氮

生物固氮量占氮素总输入量中的比例随氮肥施用水平的提高而趋于降低。不同生物固氮类型的固氮量见生物固氮作用。

氮肥和有机肥

农田生态系统中氮素的最重要的输入项。农业生产中，随着氮肥施用量的增加，作物收获物积累的总氮量也增多，因而以有机肥料的形式可以进行再循环（或称再利用）的氮量也随之增加。但是，再循环率（再循环的氮量占收获物总氮量的比例）则一般趋于降低；而且，由施用有机肥料所输入的氮量占施入的肥料（包括有机肥和化肥）氮量的比例也随之下降。

其他输入项

主要有通过降水和灌溉水的输入。降水中的氮主要是铵和硝酸盐，也有降水中尘粒所含的微量的亚硝酸盐和有机态氮。据20世纪60年代中期世界有关资料的统计，由降水输入土壤的氮量平均每年约为9千克/公顷；据1979～1988年的中国资料统计，各地降水中的含氮量多在1～2毫克/升之间，由降水输入的氮量多为9～19千克/公顷。由灌溉水输入的氮量决定于灌溉水的含氮量和灌水量，因而变幅很大。据1987年的资料，中国的一些江河水的含氮量多为0.4～1.5毫克/升；中国太湖地区的资料表明，在稻—麦轮作制中，每年通过灌溉水输入的氮量一般约为4.4～5.7千克/公顷。此外，土壤和植物的地上部分还可直接从空气中吸收氨，但其量很少。

包括非生产性损失，以及随收获物移出的氮量。

非生产性损失

见土壤—植物系统中氮素的损失。

收获物移出的氮量

以收获物形式从农田生态系统所移出的氮量，决定于收获物的种类（如整个地上部分或子实、叶片等）、数量和含氮量。它是农田生态系统中重要的氮素输出项。

随着农业生产集约化程度的提高和氮肥施用量的增加，氮素循环的速率随之增高。这是农、林、牧业发展的基本条件。但是，由此引起的氮素损失的增加，也可能对环境质量产生不利的影响。