Près du sommet du monde, les plantes poussent sur un sol qui repose sur le pergélisol, ou sol gelé en permanence. Tout comme les plantes des régions plus chaudes, ceux-ci ont besoin d'azote pour se développer. Les aspects uniques de l'environnement du pergélisol créent de nouveaux défis pour représenter les interactions plante-azote. Les scientifiques ont mesuré la variation spatiale et temporelle de la disponibilité de l'azote pour les plantes dans la toundra arctique. Ils ont découvert que l'humidité du sol joue un grand rôle. Dans les zones plus sèches, l'azote est présent, mais sous une mauvaise forme pour les plantes à utiliser. Le dégel du pergélisol augmente l'humidité du sol tard dans la saison de croissance, mais l'azote nouvellement disponible près de la limite du pergélisol n'est pas disponible pour les racines.

Les modèles arctiques ne devraient pas supposer que l'augmentation de la profondeur de dégel avec le réchauffement de l'Arctique libérera de l'azote supplémentaire au profit des plantes. Une production accrue d'azote inorganique qui n'est pas couplée à l'absorption par les plantes pourrait entraîner des pertes d'azote du système et dégrader l'écosystème.

Dans l'Arctique, la quantité d'azote disponible influence fortement la productivité et la distribution des plantes. Dans les systèmes de pergélisol avec un sol modelé, la quantité d'azote et d'autres nutriments disponibles peut varier considérablement sur de courtes distances. Les chercheurs doivent mieux comprendre la variation spatiale et temporelle à petite échelle de la disponibilité de l'azote dans le sol afin de prédire avec plus de précision les réponses de la toundra au réchauffement climatique. Des scientifiques du laboratoire national d'Oak Ridge ont mesuré l'azote inorganique disponible pour les plantes à plusieurs profondeurs du sol dans 12 microhabitats. Ces habitats étaient associés à un gradient allant des polygones des coins de glace du centre bas aux polygones du centre haut dans la toundra côtière. L'équipe a pris ces mesures à l'observatoire environnemental de Barrow à Utqiaġvik (anciennement Barrow), Alaska. Ils ont mesuré la composition de la végétation, biomasse, teneur en azote, et la distribution de la profondeur d'enracinement. En outre, ils ont mesuré la température du sol, humidité, pH, et dégeler la profondeur. Les mesures leur permettent de déterminer les relations entre la variabilité spatiale et temporelle de la disponibilité de l'azote et les facteurs environnementaux et végétaux. L'humidité du sol était le principal déterminant de la disponibilité de l'azote. Les habitats plus secs avaient plus de leur azote sous forme de nitrate, pas d'ammonium. Les plantes, cependant, ne pouvait pas utiliser cette forme d'azote. Bien que plus d'azote soit disponible à mesure que le sol dégèle en été, l'azote nouvellement disponible, situé près de la limite du pergélisol, n'est pas disponible pour les plantes. L'azote n'offre donc aucun coup de pouce tard dans la saison de croissance. Humidité du sol, disponibilité de l'azote inorganique, et la teneur en azote des plantes sont fortement liées. Ainsi, délimiter les niveaux d'humidité du sol et d'autres changements liés au dégel du pergélisol est essentiel pour déterminer comment le cycle des éléments nutritifs dans les paysages de la toundra réagira au réchauffement climatique.