Stickstoff muss in ausreichender Menge vorhanden sein, damit Wachstum und Ertrag nicht eingeschränkt werden. Allerdings kann eine über den Bedarf der Pflanze hinausgehende Stickstoffdüngung zu einer Überversorgung der Pflanzen und zu einer Belastung der Umwelt führen. Die genaue Anpassung der Stickstoffdüngung an den aktuellen Bedarf der Pflanzen unter Berücksichtigung des Stickstoffangebots des Bodens ermöglicht daher beides: sowohl ökonomisch optimale Erträge bzw. Maximierung des Einkommens als auch die Minimierung möglicher Umweltbelastungen. Die Aufteilung der N-Düngung in mehrere Teilgaben gilt unter den meisten Bedingungen als die beste Methode zur Optimierung der Stickstoffdüngung. Düngemittel mit einer gut einschätzbaren Freisetzung des für die Pflanzen verfügbaren Stickstoffs sind am besten für die geteilte N-Düngung geeignet. Die Umsetzung des Harnstoffes sowie von organischen Wirtschaftsdüngern zu Ammonium (Harnstoffhydrolyse) und Ammoniakverluste durch Verflüchtigung hängen stark von den Witterungsbedingungen nach dem Ausbringen ab, vor allem von der Höhe der Niederschläge. Diese können nicht zuverlässig vorhergesagt werden, was entweder zu einer Unter- oder Überversorgung mit Stickstoff führen kann.

Wie bei industriellem Nitratdünger liegt bei mineralischem soiling Dünger organischen Ursprungs der Stickstoff in Form von Nitrat vor. Nitrat (NO3-) wird von den Pflanzen leicht in grossen Mengen aufgenommen. Anders als Harnstoff oder Ammonium ist es sofort als Nährstoff verfügbar. Nitrat ist sehr mobil im Boden und erreicht schnell die Wurzeln der Pflanze. Die Anwendung von Stickstoff in Form von Nitratdünger wie z.B. soiling Düngern aus organischen Rest- und Abfallstoffen oder von mineralischem Nitratdünger aus industrieller Produktion, sichert daher eine sofortige Nährstoffversorgung. Die negative Ladung von Nitrat unterstützt die Aufnahme positiv geladener Nährstoffe wie Magnesium, Kalzium und Kalium. Zu beachten ist, dass auch Stickstoff im Boden, der organisch, als Harnstoff oder Ammonium ausgebracht wird, im Wesentlichen zu Nitrat umgewandelt wird, bevor er von den Pflanzen aufgenommen wird. Wird Nitrat direkt angewendet, dann werden Verluste aus der Umwandlung von Harnstoff zu Ammonium und von Ammonium zu Nitrat vermieden.

Das klassische Haber-Bosch-Verfahren ist mit der Ammoniaksynthese der Ausgangsprozess der industriellen Düngemittelherstellung. Stickstoff (der Luft) und Wasserstoff von Methan werden bei Temperaturen von 400 bis 500 Grad Celsius und einem Druck von 150 bis 250 bar zu Ammoniak synthetisiert. Mit dem Haber-Bosch-Verfahren wurde es erstmals möglich, elementaren Stickstoff aus der Luft industriell zu verwerten und in Form von Mineraldünger nutzbar zu machen. Durch dieses Verfahren werden weltweit jährlich über 80 Mio. t elementarer (Luft) Stickstoff in reaktiven Stickstoff in Form von synthetischem Dünger umgewandelt und pflanzenverfügbar gemacht. Damit verbunden ist ein Energieverbrauch von 35,2 GJ pro Tonne Ammoniak (NH3) entspricht 840 kg Rohöl pro Tonne Ammoniak. Pro Tonne produziertem NH3 werden zwei Tonnen klimaschädliches CO2 freigesetzt.

Der Grossteil ungewollter Emissionen von reaktivem Stickstoff in Form von Stickoxiden in der Luft, Nitrat im Grundwasser und Lachgas als Treibhausgas in die Umwelt ist auf Herstellung und Anwendung von Mineraldüngemitteln zurückzuführen. Vor diesem Hintergrund empfiehlt der Sachverständigenrat für Umweltfragen (SRU) global eine Reduzierung der industriellen Mineraldüngemittelherstellung von derzeit etwa 120 Mio. t auf 60 Mio. t pro Jahr.