Hvidkløver, der kan have kvælstofbindende knoldbakterier, klarer sig i modsætning til græs udmærket på mager jord.
På hvidkløverens rødder ses knolde, hvori de kvælstofbindende bakterier modtager sukker fra kløveren og afgiver kvælstof.
Den kvælstofbindende bakterie Rhizobium fra rodknolden; her forstørret 1000 gange og farvet med metylenblåt.
Kvælstofsamlende bakterier er i stand til at binde atmosfærens frie kvælstof, mens en anden gruppe, salpeterbakterierne, er i stand til at omforme det kvælstof, der stammer fra nedbrydningen af døde plante- og dyre rester til kvælstofsalte, som kan optages af planterødderne.
De kvælstofsamlende bakterier findes dels som fritlevende, dels som bakterier, der lever på bælgplanters rødder. Blandt de fritlevende er bakterieslægterne Azotobacter, der kræver ilt, og Clostridium, der trives i iltfattig jord. Tilsammen er de i stand til at binde 20- 30 kg kvælstof pr. ha pr. år. Det menes, at bakterierne kan forene brint og kvælstof til ammoniak, der indgår i cellens proteinstof. Det indvundne kvælstof kommer først planterne til gode, når bakterien dør og nedbrydes. Bakterien Rhizobium lever frit i jorden, men binder ikke kvælstof; den har til gengæld den egenskab, at den ved at angribe bælgplanternes rødder danner en knold på roden, som kan binde luftens kvælstof; p.gr. af knolddannelsen kaldes den også en knoldbakterie. I knolden lever den af sukkerstoffet samtidig med, at den leverer kvælstof til planten, der derfor er helt uafhængig af jordens indhold af kvælstof. Graver man planter som ærter, latyrus, guldregn og lupin op, ses knolddannelsen tydeligt på de veludviklede planter, medens de helt kan mangle på svage eksemplarer. Knoldbakterier kan købes og påføres frø af f.eks. lupin, lucerne eller ærter. Andre plantekulturer får først glæde af det indsamlede kvælstof, når en afgrøde lupiner plejes ned og forrådner. En sådan lupinkultur kan samle 100-200 kg kvælstof pr. ha; kvælstofbindingen foregår dog kun, når der ikke i forvejen findes ret meget kvælstof i jorden. En række andre planter kan i forbindelse med andre bakterier binde kvælstof, bl.a. el og porse.
Medens nogle bakterier binder kvælstof, kan andre omdanne de for planterne gavnlige kvælstofsalte til frit, luftformigt kvælstof; det sker specielt i iltfattig, vandlidende jord. Processen kaldes denitrifikation og hindres ved at holde jorden gennemarbejdet og vel udluftet.
En form for midlertidig kvælstof mangel, en kvælstofdepression, kan ofte ses, hvor der tilføres jorden større mængder kvælstoffattigt organisk materiale som savsmuld, halm eller tørvestrøelse. Under disse omstændigheder vil bakterier og svampe binde den tilstedeværende mængde kvælstof under nedbrydningen af det organiske materiale, så at planterne får underskud af kvælstof. Først nogle år efter, når kvælstoffet frigøres ved mikrofloraens nedbrydning, får planterne en normal vækst.