为什么有些微生物能固氮

空气中含有大量的氮，可惜这些氮素都是呈游离状态，植物不能直接利用它。只有经过微生物的作用，把空气中游离的分子氮变为氮的化合物，才能被植物吸收利用。生物固氮，就是指微生物的固氮作用。

固氮的微生物可以分成两大类：一类是共生性的固氮微生物；另一类是非共生性的固氮微生物。

早在1888年，人们发现豆科植物的根瘤菌，可以固定空气中的氮气。但是，它在土壤中单独生存时并不进行固氮作用，只有把豆科植物的种子播到土壤中，待幼根形成后，根系的分泌物吸引根瘤菌并通过根毛侵入根的组织内部，大量繁殖，使根部膨大形成根瘤，这时根瘤中的根瘤菌与豆科植物结成了一种特殊的共生关系，根瘤菌才能进行固氮作用供给植物氮素养料。根瘤菌的种类很多，每一种根瘤菌的成瘤能力是有一定范围的。例如，豌豆根瘤菌仅能在豌豆、蚕豆、山黧豆的根部形成根瘤;苜蓿根瘤菌仅能在紫花苜蓿、金花菜上形成根瘤；豇豆根瘤菌仅能在豇豆、绿豆、花生上形成根瘤；而紫云英根瘤菌只能在紫云英上形成根瘤。

在共生性固氮微生物中，除了与豆科植物共生的根瘤菌外，某些赤杨、木麻黄等根部也有共生的根瘤。个别植物在叶子上能形成叶瘤；还有兰科、杜鹃花科植物根部能形成菌根，进行固氮作用。

非共生性的固氮微生物中，以固氮菌分布最广，它在耕作土里，特别在菜园土里大量存在着。这种固氮菌能利用有机碳化合物为能源进行固氮作用，直接增加土壤中的氮素。目前我国推广使用的固氮菌剂，就是利用固氮菌生产的。

蓝绿藻是另一个非共生性固氮微生物，这种微生物与固氮菌不同之处，在于它可以直接利用阳光的能源进行光合作用，获得碳源和能源来进行固氮作用。把蓝绿藻接种到水田中，几个星期以后，每亩固氮量可达到10～20千克，再种植水稻有明显的增产效果。

近几十年来，发现100多种微生物有不同程度的固氮能力，例如，有些细菌能够氧化石油一类的烃基化合物，获得能源进行固氮，即“石油固氮菌"。还有一些能在植物叶子的表面进行固氮的，叫做“叶面固氮菌”。

据估计，地球上每年由空气中固定的氮约1亿吨，其中通过豆科植物的根瘤菌固氮约5500万吨，非豆科植物共生的固氮菌约2500万吨，非共生固氮菌约100〜200万吨，蓝绿藻固氮约1000万吨。用工业合成氨进行化学固氮约占生物固氮总量的10%左右。因此，生物固氮对土壤中氮素平衡，提高土壤肥力以及供应植物生长所需的氮素，都起着重大作用。

蓝绿藻

根瘤菌

关键词：生物固氮 根瘤菌 固氮菌