生物固氮作用

biological nitrogen fixation

定义：分子态氮在固氮生物体内由固氮酶催化形成氨的生物化学过程。

学科：土壤学_土壤生物与土壤生物化学

相关名词：自生固氮作用 共生固氮作用 联合固氮作用 根瘤菌

羽扇豆根的结节。大气中的固氮细菌生活在里面。图片来源：视觉中国

【延伸阅读】

大气和土壤空气中的分子态氮不能被植物直接吸收、同化，必须经生物固定为有机氮化合物，直接或间接地进入土壤。固氮生物都属于个体微小的原核生物，所以固氮生物又叫做固氮微生物。按固氮微生物的特性和它们与其他生物的关系，一般分为自生固氮、共生固氮和联合固氮三种类型。

自生固氮作用又称非共生固氮作用，是指固氮微生物自由生活时进行的固氮作用，如固氮细菌和固氮蓝藻，包括自生自养固氮作用和自生异养固氮作用。共生固氮作用是指固氮微生物侵染植物形成共生结构后进行的固氮作用，如豆科植物-根瘤菌体系，非豆科植物-放线菌固氮体系以及萍-蓝固氮体系。联合固氮作用是指自生固氮微生物在高等植物影响下促进固氮作用，如固氮螺菌与玉米、多黏杆菌与小麦，均有较强的亲和性，能进行联合固氮。

生物固氮作用在常温常压下就可以进行，是生物圈氮循环的主要氮源之一，在农业上作出了重大贡献。

1.根瘤菌拌种。对豆科作物进行根瘤菌拌种，是提高豆科作物产量的一个有效措施。播种前，将豆科作物的种子沾上与该种豆科作物相适应的根瘤菌，有利于该种豆科作物结瘤固氮。特别是新开垦的农田和未种植过豆科作物的土壤中，根瘤菌很少，并且常常不能使豆科作物结瘤固氮，更需要进行根瘤菌拌种。

2.豆科作物制作绿肥。用豆科植物制作绿肥，例如将田箐、苜蓿或紫云英等的新鲜植物直接耕埋或堆沤后施用到农田中，可明显增加土壤中氮的含量。如果用新鲜的豆科植物饲养家畜，再将家畜的粪便还田，则既可以使土壤肥沃，又可以获得更多的粮食和畜产品。

3.防风固沙。除豆科植物外，目前已知有200种以上的非豆科植物亦可结瘤固氮，但它们的固氮菌不是根瘤菌，而大部分是放线菌中的弗兰克氏菌。能够结瘤固氮的非豆科植物主要有早熟禾属、木麻黄属、胡颓子属、沙棘属、杨梅属和悬钩子属等。非豆科植物的共生固氮能力亦很强，它们已被用于造林、防风固沙和改良土壤方面。