Nitrifikation er en proces, hvorved bakterier i jorden nedbryder dødt, kvælstofholdigt plante materiale til nitrit og videre til nitrat. Processen er vigtig i naturens kredsløb, idet planterne ikke er i stand til at optage organiske forbindelser direkte; alle de organiske næringsstoffer skal nedbrydes til uorganiske salte, før planterødderne kan optage dem. Der er således ingen forskel på næringssaltene fra kunstgødninger og fra såkaldte organiske gødninger, som nogle tror.
I planterne findes kvælstof oftest i form af proteinstoffer, der er opbygget som lange kæder af kulstof, ilt og kvælstof. Det første trin i proteinstoffernes nedbrydning er forrådnelsesprocessen, hvor plantestrukturen opløses
under frigørelse af ammoniak. Nitrifikationsprocessen er den bakteriologiske nedbrydning eller mineralisering af ammoniak via nitrit til nitrat. Denne proces foregår især i en iltrig, vel gennemluftet jord med god bakteriebestand; i iltfattig jord må planterne samarbejde med mykorrhiza-dannende svampe for at kunne udnytte døde plantedeles kvælstof. Hvis det indbyrdes mængdeforhold mellem kulstof og kvælstof ikke er i balance, vil mikrofloraen p.gr. af kvælstofmangel hurtigt genbruge den frigjorte ammoniak. Fænomenet kaldes kvælstofdepression; planterne mistrives og gulfarves. Dette ses, hvor jorden tilføres kvælstoffattigt materiale som savsmuld, uomsat gødning og halm.
De bakterier, der ilter ammoniak til nitrit, kaldes nitritbakterier, og ved iltningsprocessen frigøres der energi. Blandt de mest almindelige nitritbakterier er Nitrosomonas, der er en selvbevægelig stavbakterie, og Nitrosococcus, der har en bevægelig kugleform. Så snart disse bakterier har udskilt nitrit, der er giftigt for planterne, bliver dette optaget af nitratbakterien Nitrobacter, der er en lille stavbakterie, og iltes til nitrat, der kan optages af planterne. Nitritbakterierne adskiller sig fra de fleste andre bakterier ved som kulstofkilde ligesom de grønne planter at anvende luftens kuldioxid. Mens planterne Kan udnytte solenergien, får nitrifikationsbakterierne deres energi behov dækket ved iltning af ammoniak til henholdsvis nitrit og nitrat. Nitrifikationsprocessen er temperaturafhængig og går i stå ved temperaturer under 4°C. Det er meget praktisk, eftersom planterne ikke kan optage nitrat under denne temperatur; herved undgås, at de letopløselige nitrater i vinterens løb udvaskes og derved unddrages planterne. Nitrifikationsprocesserne starter først igen det følgende forår, når planterne begynder at vokse på ny.