Se você quiser iniciar o nitrogênio via xinitrc você teria que iniciá-lo antes de executar o i3, então seria algo parecido com isto
#!/bin/bash
nitrogen &
exec i3
Ou você também pode usar o arquivo de configuração do i3 para iniciar automaticamente o nitrogênio, basta adicionar o seguinte em algum lugar em sua configuração do i3.
...
exec --no-startup-id nitrogen
...