① 植物的固氮作用是什么
氮循环简介
氮素在自然界中有多种存在形式，其中，数量最多的是大气中的氮气，总量约3.9×1015 t。除了少数原核生物以外，其他所有的生物都不能直接利用氮气。目前，陆地上生物体内储存的有机氮的总量达1.1×1010～1.4×1010 t。这部分氮素的数量尽管不算多，但是能够迅速地再循环，从而可以反复地供植物吸收利用。存在于土壤中的有机氮总量约为3.0×1011 t，这部分氮素可以逐年分解成无机态氮供植物吸收利用。海洋中的有机氮约为5.0×1011 t，这部分氮素可以被海洋生物循环利用。
构成氮循环的主要环节是：生物体内有机氮的合成、氨化作用、硝化作用、反硝化作用和固氮作用。
植物吸收土壤中的铵盐和硝酸盐，进而将这些无机氮同化成植物体内的蛋白质等有机氮。动物直接或间接以植物为食物，将植物体内的有机氮同化成动物体内的有机氮。这一过程叫做生物体内有机氮的合成。动植物的遗体、排出物和残落物中的有机氮被微生物分解后形成氨，这一过程叫做氨化作用。在有氧的条件下，土壤中的氨或铵盐在硝化细菌的作用下最终氧化成硝酸盐，这一过程叫做硝化作用。氨化作用和硝化作用产生的无机氮，都能被植物吸收利用。在氧气不足的条件下，土壤中的硝酸盐被反硝化细菌等多种微生物还原成亚硝酸盐，并且进一步还原成分子态氮，分子态氮则返回到大气中，这一过程叫做反硝化作用。
大气中的分子态氮被还原成氨，这一过程叫做固氮作用。没有固氮作用，大气中的分子态氮就不能被植物吸收利用。地球上固氮作用的途径有三种：生物固氮、工业固氮(用高温、高压和化学催化的方法，将氮转化成氨)和高能固氮(如闪电等高空瞬间放电所产生的高能，可以使空气中的氮与水中的氢结合，形成氨和硝酸，氨和硝酸则由雨水带到地面)。据科学家估算，每年生物固氮的总量占地球上固氮总量的90%左右，可见，生物固氮在地球的氮循环中具有十分重要的作用。
氮－生物体内不可或缺的元素
序论：
看了这一个严肃的题目，希望大家不会对这一个主题失去了兴趣。因为其实固氮作用，可以说是在大自然中，跟光合作用与呼吸作用同等的超超重要的反应，若是缺少了这一个反应，则何时才会有生命的起源还不知道呢！因为他是这麼的重要，所以了解他，这也是为啥我选择这一个乍看很难的题目：氮。
氮，若只是考虑净重的话，氮在植物体是第四多的营养元素。但是重量不代表着他的重要性，氮是蛋白质、氨基酸、荷尔蒙及叶绿素中的重要成份，想想看，如果人或植物的体内，没有了氮，那…我们第一没有组成的蛋白质，二没有供我们使用的“酶” ，更别说行光合作用取得能量了，没有了这个，基本上就活不下去了，所以可见氮在植动物体内的重要性。氮，同时也是植物体内大大小小组织的要素（其实也是所有生物的组成要素）。大部分的植物从土壤中吸收铵根离子或是NO3-型式的氮。不过这些型式的氮在土壤中是有限的，所以植物必须以大量的能量耗费来取得这一些养份（主动运输等），但是，这一种途径，必然会消耗更多的能量，对于植物来说，他们就要找一些方法，来节省这些能量的开销，因为如果能有更节省能量的方法，则这一个物种将会得到更大的生存优势。这也就是为什么会演化出这一种特别的机制的原因－生存嘛。
大自然中的氮循环：
固氮作用：包括了人为工厂固定，生物固定，电能固定等三种。因为氮的三个键结强度极强，不像氢或氧那么容易打断，所以在大自然中，要取得有机的氮化物，必然要给与极大的能量，或是有特别的催化剂，而生物也自有自己的一套方法，来解决这一个问题。前面所提的人为工厂固定，就是哈伯法制氨（就是那个1atm 400℃，以铁粉做催化剂的啦）；而电能固定，指的是有时午后雷雨，强大的电能一瞬间灌入N2分子中，以强大的能量将N2的分子结构改变为硝酸根，再顺着雨落至地面；而生物固定，则是这一次的重点，之后将更深入的说明生物是怎么将氮的强键结给破坏。
脱氮作用：将有机的氮化物，经细菌还原而成无机的氮。通常都是由分解者来清掉这一些有机氮，至于为什么要清除有机氮呢?其实这是因为每年，所有固氮作用所用去的氮气，约有200到250百万公吨，而植动物体真正用来成长的，约10%，还有一些则被用于实验等，所剩余的93到190过多的有机氮若没有被释放回到大气中，则反而会对根部造成抑制生长的，另一方面也可能腐生出许多有的没的（想想看一堆尸体堆的到处都是，又没有细菌分解的话，则生存空间被剥夺。）所以必须由分解者将之释回空气中，这一个将有机氮还原而成无机氮的过程，就被称之为脱氮作用。
而其三种方式（生物，雷电，工业）与大自然的关系，我们可以用下面这一个图表来表示，同时也将脱氮作用放入，可见其为一完整的回路：
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生物固氮：
原核生物与真核生物的差异点。为何真核需要原核协助固氮？
简单的说，生物体内的化学反应几乎都需要“酶”的参与，有的是使能量的释放减慢（呼吸作用的酶就是这样），有绝大部份的酶，则是使反应所需的活化能降低，（这边要提一下的是，生物酶也往往不只一种，而是有数种，将反应拆成几个小部份，中间产物变多，这样就可以有效控制能量的需求量及放出量）又之前提到过，要将氮的那个键打断，需要给予极大的能量，而其中又约有一半是活化能差，所以若没有固氮作用专用的酶，那这一个反应将不能进行。而由于原核生物的体内具有固氮酶，所以可以行固氮反应，反观真核植物，因为演化的关系，就失去了这一个本来有的酶，至于为什么会失去哩？因为这一种固氮酶，在有氧气的环境下，他的半生期会大幅缩短（短到30 秒），但是植物体本身也要行呼吸作用，也会行光合作用，这两种作用都跟氧有关，一个释出氧，一个需要氧，然而固氮酶又一定要远离氧（厌氧菌），所以矛盾就产生了。在这一种情况下，高等植物纵然在演化上有了优势，但是由于演化成非氧不可，所以纵然原始植物的体内基因具有制造固氮酶的片段，却也因为制造出来只是浪费自己体内的能量，于是演化的趋势再度让植物选择了优势态－不要制造浪费品。这就是为什么现在真核植物不能自己固氮的原因，而以根瘤等特殊的方法来取得氮化物。而原核生物，也产生了分歧：为了要避免与氧接触，于是一部份的就成为自由存在在大自然的无氧区，成为厌氧菌；一部份则与植物有了共生关系。另外，部份的蓝绿藻，则是有了特殊的方式来固定氮，这种方法容后叙述。
根瘤的生长。
这边我想用图讲会比较清楚。
首先，先看这一张图。图中所示为一个豆科植物的根部，右边那几个就是根瘤菌(Rhizobia)，左边植物体本身可以清楚的看到表皮(epidermis)、皮层(cortex)、根毛(Root hair)等。在这一个阶段，根毛尖端会释出类黄酮(flavonoids)，来吸引根瘤菌，而根瘤菌也会放出某化学物质来回应，这时根毛便会将根瘤菌包起来。
这张图，是表示根瘤菌已经感染了宿主（豆科植物），而且已由根毛处，慢慢的往皮层感染，但是这时植物皮层尚可以进行细胞分裂等工作。可见还只能算是感染的初期，但是在这一期中，植物体和根瘤菌彼此的信息度有大幅的增加。很快的就会进到下一个阶段。
这是感染的末期，根瘤菌已经进入了根部皮层，慢慢的将会增殖，所以就会在根部形成一“球”的样子，即为平常我们所说的根瘤。
右边这张图，是一个成熟根瘤的构造剖面图，最左边那一根，就是植物的维管束，可以很清楚的看到维管束有在根瘤边缘产生分支。中间那一个像横放的保龄球瓶的就是根瘤菌的菌落，那边就是固氮作用作用的区域。注意看，维管束的分支是在根瘤边缘，并没有直接进入根瘤中，这是因为那一个区域是低氧含量，如果维管束进入的话，也会跟着把氧气带入，所以只有在其周围产生维管束网。
互利共生：
两种生物间，会有六种情形（互利共生、单利共生、寄生、互斥竞争、互不影响及单方面竞争），其中，根瘤菌跟豆科植物的关系，是属于互利共生，也就是两方都有好处，根瘤菌得到葡萄糖，植物体得到氮化物。这可以算是对两方都好，我们可以从上面的成熟根瘤图看出，植物的维管束特意靠近根瘤，一部份供给根瘤菌养份，自己也可以得到有机氮，可以说是大自然中不错的一种生物关系。
生物固氮的化学机制：
总反应式：8H+ + 8e- + N2 + 16 ATP → 2NH3 + H2 + 16 ADP + 16 Pi
固氮酶与氧气的关系。
前面就提过，固氮酶在氧气下，会迅速的消失，这是由于氧气的氧化力太强，会严重破坏两种固氮酶Fe及MoFe，前者约30-45秒减半，后者较长，约10分钟减半。但是比起一般酶的消逝速度，可说是快的惊人，所以，要有固氮酶，就一定要避开氧。
植物的克服方法－念珠藻及豆科植物。
凡是生物，就免不了有“特例” ，像之前所说的“固氮酶与氧的矛盾关系”，乍看来好像没救了，但是马上又介绍了豆科植物这一种特例，豆科植物会在根部与根瘤菌共生产生一些根瘤，大小约末一公分，如附图所示。其实，还是有许多生物是以不同的方式来解决固氮的困扰，像是蓝绿藻中的念珠藻（见图），其中的异型细胞（就是那一个特别大的），就是一个无氧的空间，可以进行固氮作用以供其他的个体使用，这也算是一种特别的适应方法吧！
一、氮循环
自然界的氮和碳、氧一样也在不断地循环称为氮循环(nitrogen cycle)，含有大量氮化合物的动、植物遗体和排泄物，经微生物的作用分解为氮，某些微生物又能够将空气中的氮气固定为氨。这就是土壤中氨的来源。
二、氮化作用
蛋白质、氨基酸、尿素以及其他的有机含氮化合物由微生物分解为氨的过程称为氮化作用（ammonification）。
绝大多数有机营养微生物都有不同程度的氨化能力。蛋白质的氨化是不同种微生物相继
作用的结果。例如蜡状芽胞杆菌(Bacillus cereus)具有活性极高的蛋白水解酶，能将蛋白质降解为游离氨基酸，而萤光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)能将氨基酸分解生成氨。因此萤 光假单胞菌被认为是氨化微生物。
尿素由尿素细菌分解后形成氨、氨甲酸及其铵盐。
三、生物固氮作用
植物一般能利用NH4+或硝酸化物(NO2-，NO3-)作为所需氮源，但不能利用空气中的氮气。只有少数几种生物能够应用空气中的氮，将其还原为氨。这就是生物固氮作用(Biological nitrogen fixation)。生物固氮概括地说是指某些微生物和藻类通过其体内固氮酶系的作用将分子氮转变为氨的作用。 因地壳含有极少的可溶性无机氮盐，所有生物几乎都需要依赖固氮生物固定大气中的氮而生存，因此生物固氮对维持自然界的氮循环起着极为重要的作用。对固氮生物的研究和利用能为农业开辟肥源，对维持和提高土壤肥力有很大意义。
四、固氮生物的类型
有固氮能力的生物可分为自养(autotrphic)固氮和共生（symbiotic）固氮两大类。
自养固氮生物是指能独立依靠自身提供能量和碳源进行固氮的生物，这类微生物能利用
土壤的有机物，或通过光合作用合成各种有机物，并能将分于氮转变为氨态氮。自养固氮微
生物中又包括好气和厌气细菌、光能自养细菌、烃氧化细菌、蓝藻等。
蓝藻是一种固氮能力较强的光自养因氮生物，能在无氮肥的环境中直接利用太阳能进行光合作用，同时进行固氮作用。
烃氧化细菌能利用多种烃类化合物作为碳源，并固定大气中的氮。
以上这些生物固氮的第一个重要产物是氨，被其他生物利用后转变为亚硝酸、硝酸或氨基酸等。
共生固氮生物的特点是当独立生活时，没有固氮能力，当侵入宿主植物(一般为豆科植物根部)后，在根部形成根瘤，从宿主植物摄取碳源和能源借以进行固氮作用。并供给宿主以氮源，同时也满足自身氮源的需要。固氮细菌所需的能量是相当可观的，相当植物体生成能的5倍(ATP)。
微生物的固氮量每年大约为2×l011公斤(千克)。
五、生物固氮机制
生物固氮机理目前还没有完全阐明。因固氨作用是一个极为复杂的酶促过程，从工业固氮的严酷条件可以得到启示。
氮气的N≡N键能为225千卡／摩尔(940.5千焦耳／摩尔)是化学上极为稳定的键。“azote”(氮)的原意是没有生命的意思。正是因为氮是非常不话泼的而得名。工业上固氮是在高温(500℃)和高压(300atm)下以铁作催化剂进行的(称为Fritz Haber法)。
生物固氮作用是由一个极为复杂的酶系统催化的，称为固氮酶系统(nitrogenase system)
或复合固氮酶(nitrogenase complex)。这个酶系统非常不稳定，和大气氧接触极易失话，所以很难分离纯化，这结生物固氮研究带来极大困难。固氮酶系的作用并不完全清楚。但可以设想固氮酶系统N2还原为氨的过程中确是通过未知的途径克服了极大的活化能障(activation energy barrier)(参看酶一章有关部分)。已知由N2十3H2——→2NH3的过程ΔGo'＝-8.0千卡／摩尔(-33.4千焦耳／摩尔)。
NADPH是固氮酶系统的还原辅助因子。从固氮酶系统中分离得到两个蛋白组分。一个称为还原酶(rectase)，能提供高还原能电子。另一个称为固氮酶(nitrogenase)，能利用得到的电子使N2还原形成NH3，两个组分都属于铁—硫蛋白。铁原子连接在半胱氨酸残基的硫原子和无机硫化物上。固氮酶组分还含有1—2个钼原于，因此又称铁—钼蛋白。 该蛋白的亚基结构形式为α2β2。它的质量(mass)为220,000。铁蛋白组分含有两个同等的多肽链。它的分子量为65,000。在固氮酶系统中铁蛋白以1—2个分子与一分子铁—钼蛋白相连。
在固氮过程中，还原型NADPH先将还原当量转移到一种铁—硫蛋白上，这种铁—硫蛋白又称为铁氧还蛋白(ferredoxin)。它的分子量为6,000,含有7个铁原子和等当量的酸不稳定硫原子。因此还原型铁氧还蛋白在固氮中起着直接电子供体的作用。
由固氮酶系统所催化的全部反应过程可用以下的化学反应式表示：
N2十6e-十12ATP十12H2O——→2NH4+十12ADP十l2Pi十4H+
生物固氮的反应序列可能如下所述：
1．还原型铁氧还蛋白将电子传递给固氮酶系统的还原酶组分。
2．ATP与还原酶结合，改变该酶的构像(conformation)，使其氧化—还原电位由-0.29V
改变为-0.40V，这种还原电位的加强使还原酶有可能将电于传递给固氮酶组分。
3．在ATP水解时电子进行转移，同时还原酶组分从固氮酶组分上解离下来。
4．N2结合到固氮酶组分的同时即被还原为氨。
当前在生物固氮研究中的重大突破是已经能将固氮基因插入到非豆科植物例如谷物中以及大肠杆菌中。可以预料，将固氨酶系统的DNA转移到高等植物中显然会遇到更复杂的问题，但随着基因工程知识的增长，将会得到最终的解决。
微生物经固氮作用形成的氨，与体内代谢产生的α-酮戊二酸作用生成谷氨酸。催化这一反应的酶为谷氨酸脱氢酶。形成谷氨酸后即可经脱羧、转氨等作用形成其他氨基酸及其他物质。用15N标记的氨进行实验的结果表明，固氮细菌摄取15N后绝大部分先集中到谷氨酸中，因此可以认为生物固氮形成的氨在机体内首先转变为谷氨酸。
氨和延胡索酸作用形成天冬氨酸，催化这一反应的酶为天冬氨酸酶。该酶广泛存在于微生物中成为一些微生物同化氮的重要途径之一。此外还有许多其他合成氨基酸的酶催化由氨和酮酸合成相应氨基酸的反应。
② 什么叫固氮作用什么意思
生物固氮作用（biological nitrogen fixatio）：大气中的氮被原还为氨的过程。生物固氮只发生在少数的细菌和藻类中。
估计全球每年生物固氮作用所固定的氮（N2）约达17500万吨，其中耕地土壤约有4400万吨，超过了每年施入土壤4000万吨肥料氮素（工业固氮）的量（Burris，1977）。因此，生物固氮作用有很大潜力。
固氮微生物种类：到1982年固氮微生物达70多个属，大多数是原核微生物（细、放、蓝细菌），也有真菌。根据固氮微生物与高等植物以及其他生物关系，分为二个类型。
1．自生固氮微生物——在土壤中或培养基中，独自生活时能固定了氨态氮。在进行固氮作用时对植物或其它生物没有明显的依存关系。
有好气性、厌气性、兼厌气性有化能自养异养，光能自养、异养型生固氮微生物。
2．共生固氮微生物――二种微生物紧密地生长在一起时，由固氮的共生菌进行分子态氮的还原作用。
③ 生物固氮原理示意图
生物固氮原理简介 生物固氮是固氮微生物特有的一种生理功能，这种功能是在固氮酶的催化作用下进行的。固氮酶是一种能够将分子氮还原成氨的酶。固氮酶是由两种蛋白质组成的：一种含有铁，叫做铁蛋白，另一种含有铁和钼，叫做钼铁蛋白。只有铁蛋白和钼铁蛋白同时存在，固氮酶才具有固氮的作用。生物固氮过程可以用下面的反应式概括表示。
N2 ＋ 6H+ ＋ nMg-ATP ＋6e-2NH3＋nMg-ADP＋nPi
分析上面的反应式可以看出，分子氮的还原过程是在固氮酶的催化作用下进行的。有三点需要说明：第一，ATP一定要与镁（Mg）结合，形成Mg-ATP复合物后才能起作用；第二，固氮酶具有底物多样性的特点，除了能够催化N2还原成NH3以外，还能催化乙炔还原成乙烯（固氮酶催化乙炔还原成乙烯的化学反应，常被科学家用来测定固氮酶的活性）等；第三，生物固氮过程中实际上还需要黄素氧还蛋白或铁氧还蛋白参与，这两种物质作为电子载体能够起到传递电子的作用。
铁蛋白与Mg-ATP结合以后，被黄素氧还蛋白或铁氧还蛋白还原，并与钼铁蛋白暂时结合以传递电子。铁蛋白每传递一个e-给钼铁蛋白， 同时伴随有两个Mg-ATP的水解。在这一催化反应中，铁蛋白反复氧化和还原，只有这样，e-和H+才能依次通过铁蛋白和钼铁蛋白，最终传递给N2和乙炔，使它们分别还原成NH3和乙烯。
固氮微生物的类型 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。根据固氮微生物的固氮特点以及与植物的关系，可以将它们分为自生固氮微生物、共生固氮微生物和联合固氮微生物三类。
自生固氮微生物在土壤或培养基中生活时，可以自行固定空气中的分子态氮，对植物没有依存关系。常见的自生固氮微生物包括以圆褐固氮菌为代表的好氧性自生固氮菌、以梭菌为代表的厌氧性自生固氮菌，以及以鱼腥藻、念珠藻和颤藻为代表的具有异形胞的固氮蓝藻（异形胞内含有固氮酶，可以进行生物固氮）。
共生固氮微生物只有和植物互利共生时，才能固定空气中的分子态氮。共生固氮微生物可以分为两类：一类是与豆科植物互利共生的根瘤菌，以及与桤木属、杨梅属和沙棘属等非豆科植物共生的弗兰克氏放线菌；另一类是与红萍（又叫做满江红）等水生蕨类植物或罗汉松等裸子植物共生的蓝藻。由蓝藻和某些真菌形成的地衣也属于这一类。
有些固氮微生物如固氮螺菌、雀稗固氮菌等，能够生活在玉米、雀稗、水稻和甘蔗等植物根内的皮层细胞之间。这些固氮微生物和共生的植物之间具有一定的专一性，但是不形成根瘤那样的特殊结构。这些微生物还能够自行固氮，它们的固氮特点介于自生固氮和共生固氮之间，这种固氮形式叫做联合固氮。
豆科植物的根瘤 根瘤菌属中有十几种根瘤菌，这些根瘤菌与豆科植物具有特殊的互利共生关系，也就是一种根瘤菌只能在一种或若干种豆科植物的根上形成根瘤。根据每种根瘤菌只能在特定的一种或若干种豆科植物上结瘤的现象，人们把根瘤菌及其豆科寄主分成不同的族，这些族也叫做互接种族。一种豆科植物的根瘤菌只能使同一个互接种族内的其他豆科植物结瘤。形成互接种族的原因是，豆科植物的根毛能够分泌一类特殊的蛋白质，根瘤菌细胞的表面存在着多糖物质，只有同族豆科植物根毛分泌的蛋白质与同族根瘤菌细胞表面的多糖物质才能产生特异性结合。
常见的互接种族及所含的豆科植物有：
苜蓿族：包括苜蓿属和草木犀属植物；
三叶草族：只有三叶草属一个属；
豌豆族：包括豌豆属、蚕豆属、山黧豆属、兵豆属和鹰嘴豆属植物；
四季豆族：包括四季豆属中四季豆等植物；
大豆族：只有大豆属一个属；
豇豆族：包括豇豆、花生、绿豆、赤豆等植物；
紫云英族：只有黄芪属一个属（包括紫云英、沙打旺等）。
当豆科植物的根系在土壤中生长时，会刺激同一互接种族的根瘤菌在根系附近大量繁殖。豆科植物对根瘤菌的这种影响，在土壤中可以达到2～3 cm的距离。这样，根系附近的、与该种豆科植物同族的根瘤菌就会不断地繁殖并聚集到根毛的顶端。聚集在根毛顶端的根瘤菌分泌一种纤维素酶，将根毛顶端的细胞壁溶解掉。随后，根瘤菌从根毛顶端侵入到根的内部，并形成感染丝（感染丝是指根瘤菌排列成行，外面包有一层黏液状的物质）。根瘤菌就这样不断地进入根内，并且大量繁殖。在根瘤菌侵入的刺激下，根细胞分泌一种纤维素，将感染丝包围起来，形成一条分支或不分支的纤维素鞘，这样的结构叫做侵入线（图2-4）。侵入线不断地向内延伸，一直到达根的内皮层。根的内皮层处的薄壁细胞受到根瘤菌分泌物的刺激，不断进行细胞分裂，从而使该处的组织膨大，最终形成根瘤。
氮循环简介 氮素在自然界中有多种存在形式，其中，数量最多的是大气中的氮气，总量约3.9×1015 t。除了少数原核生物以外，其他所有的生物都不能直接利用氮气。目前，陆地上生物体内储存的有机氮的总量达1.1×1010～1.4×1010 t。这部分氮素的数量尽管不算多，但是能够迅速地再循环，从而可以反复地供植物吸收利用。存在于土壤中的有机氮总量约为3.0×1011 t，这部分氮素可以逐年分解成无机态氮供植物吸收利用。海洋中的有机氮约为5.0×1011 t，这部分氮素可以被海洋生物循环利用。
构成氮循环的主要环节是：生物体内有机氮的合成、氨化作用、硝化作用、反硝化作用和固氮作用。
植物吸收土壤中的铵盐和硝酸盐，进而将这些无机氮同化成植物体内的蛋白质等有机氮。动物直接或间接以植物为食物，将植物体内的有机氮同化成动物体内的有机氮。这一过程叫做生物体内有机氮的合成。动植物的遗体、排出物和残落物中的有机氮被微生物分解后形成氨，这一过程叫做氨化作用。在有氧的条件下，土壤中的氨或铵盐在硝化细菌的作用下最终氧化成硝酸盐，这一过程叫做硝化作用。氨化作用和硝化作用产生的无机氮，都能被植物吸收利用。在氧气不足的条件下，土壤中的硝酸盐被反硝化细菌等多种微生物还原成亚硝酸盐，并且进一步还原成分子态氮，分子态氮则返回到大气中，这一过程叫做反硝化作用。
大气中的分子态氮被还原成氨，这一过程叫做固氮作用。没有固氮作用，大气中的分子态氮就不能被植物吸收利用。地球上固氮作用的途径有三种：生物固氮、工业固氮（用高温、高压和化学催化的方法，将氮转化成氨）和高能固氮（如闪电等高空瞬间放电所产生的高能，可以使空气中的氮与水中的氢结合，形成氨和硝酸，氨和硝酸则由雨水带到地面）。据科学家估算，每年生物固氮的总量占地球上固氮总量的90%左右，可见，生物固氮在地球的氮循环中具有十分重要的作用。
根瘤菌菌剂的自制和使用 根瘤菌菌剂可以购买，也可以自制。下面介绍两种简易的自制方法。
①干根瘤法。豆科作物处于开花期时，根瘤菌的繁殖和固氮能力最旺盛。这时，选择生长健壮的植株，小心地连根挖起（尽量不要损伤根瘤）。挑选根瘤呈粉红色的、个大、数多的植株，剪去枝叶和细根后，挂在通风背阴处备用。也可以在收获豆科作物时进行选留，只是拌种时的用量应比盛花期留取的要多一些。第二年播种前，将根瘤取下，放在罐内捣碎，加上无菌水或冷开水搅拌均匀后，就可以拌种了。一般每公顷的豆种用75～150株的根瘤即可。
②鲜根瘤法。预先在苗圃中种植同种豆科作物。大田播种时，从苗圃内生长健壮的豆科植株上选取个大和呈粉红色的新鲜根瘤，放在罐内捣碎，加上无菌水或冷开水搅拌均匀后就可以拌种了。这种方法只需要少量新鲜根瘤（每公顷的豆种可用75～150个根瘤）。
使用根瘤菌菌剂时应注意以下几点。第一，根瘤菌对不同种甚至不同品种的豆科作物都有选择性。所以，所用的根瘤菌菌剂一定要和豆科作物属于同一互接种族，否则就没有增产效果。第二，太阳光中的紫外线对根瘤菌具有较强的杀伤力，所以，干鲜根瘤、自制或购买的根瘤菌菌剂以及拌好的豆种，一定要放在阴凉处，避免阳光直射。第三，拌种要均匀，不要擦伤种皮。第四，拌种时，不能同时拌入农药。第五，拌种时，每公顷的豆种如果加入75～150 g钼酸铵，会有更好的增产效果。多年种植某种豆科作物的农田，如果继续种植这种豆科作物，也应接种根瘤菌。这是因为土壤中原有根瘤菌的结瘤能力和固氮能力往往下降，即使能够结瘤，固氮能力也不高。
需要指出的是，根瘤菌的固氮能力，不仅取决于根瘤菌菌种的质量（人工培育的根瘤菌的固氮能力，一般比野生的根瘤菌的固氮能力高几倍），而且取决于土壤条件和栽培措施。因此，人们不仅要进行根瘤菌拌种，而且要加强农田管理并适时适量地施用磷、钾肥料和微量元素肥料（如硼肥、钼肥、铁肥等），只有这样才能更好地发挥根瘤菌的固氮能力。
自生固氮菌菌剂的使用 我国推广使用的自生固氮菌菌剂，主要由圆褐固氮菌和棕色固氮菌制成。这些自生固氮菌菌剂，对于小麦、水稻、棉花和玉米等农作物都有一定的增产效果。施用方式主要有基施（和农家肥拌匀后，以基肥的形式施用）、追施（和潮湿的肥土混合均匀，堆放三五天并拌入一些稀粪水后，浇在农作物的根部并覆盖土壤）和拌种（注意要在阴凉处拌种，拌种时不能拌入农药，并且在阴凉处晾干后再播种）。
多年的生产实践表明，农田中使用自生固氮菌菌剂的增产效果不很稳定。为此，目前科学家对于自生固氮菌的增产作用还有争论，有的认为是自生固氮菌的固氮作用起到了增产作用，有的则认为主要是自生固氮菌分泌的生长素起到了增产作用。可以肯定的是，单纯施用自生固氮菌菌剂不能满足农作物对氮素营养的全部需要，自生固氮菌菌剂的施用只能是提供农作物氮素营养和促进农作物生长的一种补充措施。
④ 什么是固氮作用
生物固氮作用（biological nitrogen fixation）：生物固氮是指固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程。生物固氮只发生在少数的细菌和藻类中。
物固氮概括地说是指某些微生物和藻类通过其体内固氮酶系的作用将分子氮转变为氨的作用。 因地壳含有极少的可溶性无机氮盐，所有生物几乎都需要依赖固氮生物固定大气中的氮而生存，因此生物固氮对维持自然界的氮循环起着极为重要的作用。对固氮生物的研究和利用能为农业开辟肥源，对维持和提高土壤肥力有很大意义。 固氮生物又叫做固氮微生物。
⑤ 包气带浅部土体微生物特征及其在氮素转化中的作用
包气带土体中生存着大量的种类繁多的微生物，这些微小的生物是自然界各种元素循环的枢纽，它们之间相互作用着，关系复杂。现已被人们研究过的只是很小一部分，能够在实验室培养研究的土壤微生物种类也仅占百分之几。根据项目研究的需要，利用野外试验场，结合室内培养实验，对氮的迁移转化相关的细菌进行了研究。
一、氮循环的微生物作用
氮循环是在微生物的推动下，进行形态转化的过程（图6-4）。氮在自然界中的存在形式主要有5种：铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐、有机含氮物和大气中的氮气。氮循环的微生物作用主要是：
图6-4 自然界中的氮素循环
（引自《辞海》农业分册，1978）
（1）固氮作用：又称“生物固氮作用”。空气中分子状态的氮在某些土壤微生物作用下，经菌体细胞内固氮酶的活动，转化成化合态氮的过程。生物固氮作用的主要微生物类群有：共生固氮菌、自生固氮菌、蓝细菌等。细菌把氮气固定合成氨基酸，组成自身的蛋白质，死亡后通过异养微生物的矿化作用再释放出氨氮，被其他生物所吸收利用。
（2）矿化作用：一切生物死后细胞的有机氮在微生物作用下分解，也就是从蛋白质的降解中以游离氨的形式释放出来。氨能直接为微生物所利用，同化为有机体的组成物质。
（3）硝化作用：是有机物矿化作用中释放出来的氨，通过硝化细菌作用，经两个步骤而被氧化为亚硝酸盐和硝酸盐的过程。具体的转化过程如下（郑士民等，1983）：
第一步：
第二步：
区域地下水演化过程及其与相邻层圈的相互作用
进行硝化作用的两类细菌为高度好氧的化能自养菌。亚硝化菌只能利用氨作为能源，硝化菌则只能利用亚硝酸盐作为能源。硝化细菌对环境条件具有较高的敏感性，如好氧环境，适宜的pH、最适温度为20～30℃等。虽然硝化细菌是化能自养菌，但必须在有机物存在的条件下才能活动。
（4）反硝化作用：在厌氧环境中反硝化细菌将硝酸盐逐步还原成气态氮（如 N2、N2O等）的过程称为反硝化作用。反硝化细菌有自养的也有异养的，但主要为异养菌。自养的反硝化菌主要为脱氮硫杆菌，异养反硝化菌的种类较多。反硝化作用发生的条件主要是在厌氧条件下，最适温度25℃，pH为中性。
自养反硝化作用反应式（翁稣颖等，1991）：
区域地下水演化过程及其与相邻层圈的相互作用
异养反硝化作用反应式（翁稣颖等，1991）：
区域地下水演化过程及其与相邻层圈的相互作用
式中A代表有机物的碳氢化合物。
（5）同化作用：微生物生长过程中吸取铵盐和硝酸盐形式的无机氮的过程称为同化作用。
以上氮转化过程，每一个环节均有微生物的参与，因此，对氮的循环研究离不开对相关细菌的研究。
二、与氮循环密切相关的细菌及其特点
（一）细菌总数
土壤往往具有各种微生物生长发育所需要的营养、水分、空气、酸碱度、渗透压和温度等条件，因此，土壤是微生物生存的良好环境。土壤中微生物数量很大，尤其是以细菌数量为最多，每克肥沃的土壤中所含细菌数可达几亿乃至几十亿，占土壤微生物总数的70%～90%（陈文新，1996；华中农业大学等，1992），据估算，每亩耕作层土壤中细菌湿重约有90～225kg，其干重约占土壤有机质（占土壤的2%）的1%（华中农业大学等，1992）。土壤中细菌的种类有几千种之多，其生理生化作用也极其复杂多样。测定土壤中微生物菌数的方法较多，各有利弊，都不能完全反映出其活的细菌总量，只能给出相对的概念，显然，相对的概念也是有意义的。它毕竟反映了土壤微生物生命活动的一定规律，为人们对各种不同生态环境进行相对比较提供了微生物学的依据。我们所选择的细菌总数测定方法是常规的肉汁蛋白平皿培养法。该方法测定的细菌总数绝大多数是腐生性中温好氧和兼性嫌气菌。此类细菌在土壤中有机物质和无机物质的转化过程中起着巨大作用，特别是在土壤中发生的使植物不能直接利用的复杂含氮化合物转化为可给态的含氮无机化合物的氨化作用过程中，这类微生物的作用尤为重要。细菌总数大，反映出包气带土体的生物量高，包气带土体的活性强，对氮的循环转化作用就大。
（二）自生固氮菌
该菌的作用主要是能从大气中直接利用氮，使气态氮转变为植物可以利用的形态，它对于土壤的氮补充和平衡起着重大的作用。该菌为好气性自生固氮菌，在适宜的条件下，它们每消耗1 g碳水化合物可固定10～20mg（陈文新，1996），了解它在土壤中的分布、数量、活动强度等变化，对评价土壤的氮素含量有重要的意义。其生长最适宜pH值为7.0，温度为25～30℃。
（三）硝化细菌
该细菌的主要作用就是将土壤中的
氨氧化成硝酸盐的过程其硝化作用是由两类不同的硝化菌进行的，首先是亚硝化细菌（nitrobomonas）将氨氧化成亚硝酸盐，继之硝化细菌再氧化亚硝酸盐为硝酸盐。
（四）反硝化菌
反硝化菌是厌氧性异养菌，最适宜生长的pH值为7～7.5，在缺氧条件下利用硝酸盐中的氧，氧化有机物，还原硝酸盐为亚硝酸盐最终为N2，反硝化过程反应式见“反硝化作用”。
反硝化菌是在硝酸盐与有机物同时存在而氧气不足的情况下发育生长进行代谢活动，反硝化菌是土壤及包气带硝酸盐的还原剂，对消解包气带土体及地下水中硝酸盐的污染具有重要的意义。
（五）脱氮硫杆菌
脱氮硫杆菌是厌氧性细菌，能生长在无机培养基中，能与硝酸盐在无游离氧的条件下生长，生长最适宜pH值为7～7.4，也能在碱性介质中生长。在其生命过程中能同化CO2和重碳酸盐中的碳。在厌氧条件下氧化硫代硫酸盐形成硫酸盐，还能氧化硫及还原硝酸盐生成亚硝酸盐和氮气。其还原反应式（阎葆瑞等，1994）如下：
区域地下水演化过程及其与相邻层圈的相互作用
包气带土体及地下水中均分布有脱氮硫杆菌，在环境中存在硫化物和硝酸盐的情况下，使硝酸盐转化为氮气，且该菌为化能自养菌在无有机碳源的条件下，生长发育，是土壤包气带地下水中硝酸盐还原的重要因素之一。
三、包气带土体微生物生长的环境条件
包气带土体是微生物生长的主要栖息环境，其环境要素对微生物的生长繁衍有着重要的作用。试验场微生物的生长环境条件是：
（一）包气带土体的pH值
由于大部分细菌的最适宜酸碱度是近中性的：pH值为6.5～7.5，它们对pH的适应范围为4～10之间，细菌大多数要求中性和偏碱性。而强酸或强碱性条件有抑制许多普通细菌的趋势。试验场包气带土体pH值为6.22～8.65，大部分为8.1～8.3左右，为偏碱性环境。该环境有利于微生物的生长和繁衍。
（二）包气带土体的湿度
湿度以两种方式来调节微生物的活动。由于水是生物体的主要成分，供应适当，必定对于营养体发育有利。但是湿度太大，细菌的繁殖则受到抑制，并不是由于水分过多，而是过量的水分限制了气体的交换，降低了可利用态O2的供应，造成了厌气环境，使好气性细菌生命活动受到抑制。试验场的土壤及包气带的含水量为2%～25%，是微生物生长的较好的湿度环境。
（三）包气带土体的温度
温度是调节生物生长繁衍的主要因素之一，温度的变化不仅影响细菌的数量也影响其质量的变化。每种微生物都有最适的生长温度，超过一定范围生长便停止。土壤中大多数微生物是中温性微生物，最适温度在25～30℃之间，并且在15～45℃内均能生长，5～50℃范围内可生存。在试验场包气带土体进行的温度观测结果见表6-3，从表中可以看出，土壤深40 cm以上15℃时的时间是从每年4月中旬至10月中旬；包气带深80～160 cm的15℃时的时间是5～10月，而深320 cm以下则为8～12月。地下水为恒温即15℃。从整个试验场的土壤的温度看，土壤中细菌的活动受季节的变化影响较大，细菌的主要活动期为春、夏、秋季。而包气带土体在恒温带以上部分受季节温度变化的影响；在恒温带以下则不受影响。
表6-3 1998年试验场包气带土体温度月平均值单位：℃
（四）包气带土体Eh、有机质
Eh为氧化还原电位。氧化环境具有正电位，还原环境具有负电位。各种微生物要求氧化还原电位是不同的，一般好氧微生物要求Eh值为+300～+400mV，Eh值在+100mV以上好氧微生物生长。兼性厌氧微生物在Eh值为+100mV以上时进行好氧呼吸；Eh值为+100mV以下时进行无氧呼吸；专性厌氧细菌要求Eh值为-200～-250mV。氧化还原电位受氧分压的影响，氧分压高，氧化还原电位高；氧分压低，氧化还原电位就低。另外，在微域内由于好氧微生物的生长繁殖消耗了大量氧气，分解有机物产生氢气，使得氧化还原电位降低可产生局部的还原环境，使厌氧细菌得以生长繁殖。我们对试验场的土壤进行了Eh的测定，结果见表6-4。从表中可看出土壤Eh值在300～393mV之间，也就是好氧细菌繁殖的最佳氧化条件。
表6-4 1998年大田土壤Eh值测试结果单位：mV
包气带土体的有机质是异养细菌的主要碳源，其有机物含量的多少也可反映细菌的多少，有机质含量高则细菌数量大，反之数量就少。研究区包气带土体有机质含量见图6-2。
总之，通过对试验场有关微生物生长环境的研究，包气带土体的pH、Eh及温度、有机质含量均具有对微生物的生长有利的条件，只是在恒温带以上的土体受季节变化的影响，如冬季微生物的活动因温度降低而减弱。
四、包气带土体微生物分布特征研究
为了研究包气带土体硝化、反硝化作用强度，我们在试验场及河北平原其他部位包气带土体进行了取样，分析了细菌总数、固氮菌数、硝化菌数、反硝化菌和脱氮硫杆菌。试验场土壤包气带细菌分析见表6-5至表6-9。从表中可看出在夏季不同时间内取样分析各类细菌，含量较多。细菌总数在0～30cm深度均在n×106以上；30～100cm深度在n×105以上。硝化细菌在0～10cm深度含量最高均在n×107以上，10～30cm深度在n×106以上，30～50cm深度在n×105以上。说明硝化作用在夏季作用最强，特别是在土壤的上层。固氮菌在0～20cm深度为n×106以上，20～50cm深度为n×105以上，50～100cm深度为n×104以上。固氮菌在土壤上层活动强、含量大。反硝化菌从表中可看出在雨季和灌水后有增高的趋势。如7月22日，7月28日均为灌水和降雨后取的样，而9月24日也是在雨季后取的样，由于土壤中含水量增大，气温高，土壤有机质易分解，则显示出反硝化菌的数量增高。在土壤的上层，深度30cm以上，其菌数在n×105～n×109以上，深度30cm以下，随有机质含量降低，其菌数有下降的趋势。脱氮硫杆菌是一自养兼性厌气菌，在土壤中的分布数量较前几种少，其活动强度也相对较弱，可能与土壤中硫酸盐的含量有一定的关系。
表6-5 1998年试验场大田土壤细菌总数取样分析结果单位：个·g-1
表6-6 1998年试验场大田土壤硝化菌分析结果单位：个·g-1
表6-7 1998年试验场大田土壤固氮菌分析结果单位：个·g-1
表6-8 1998年试验场大田土壤反硝化菌分析结果单位：个·g-1
表6-9 1998年试验场大田土壤脱氮硫杆菌分析结果单位：个·g-1
从以上各类细菌在土壤分布状况看，土壤上层各类细菌含量均高于下层，即在1m的深度内随深度的增加各类细菌的含量有下降的趋势。这和土壤的物理化学性质的变化有一定的相关性，如有机质、温度等变化。另外，从试验场整个包气带钻孔样品分析可见各类细菌在整个包气带均有分布，但随着岩性、物理化学条件的变化，而显现出不同的细菌含量，特别是在几个层次上出现细菌含量高的活化层。它的出现充分说明了细菌在包气带的分布，不是受深度变化所控制，而是受其环境条件所制约，如含水量、营养元素、土体岩性等。
试验场地下水细菌分析结果见表6-10，从表中可看出地下水中细菌总数含量较低，仅在n×10～n×102之间，但有超过饮用水标准的数据出现。
表6-10 1998年试验场地下水观测孔细菌总数分析结果单位：个·g-1
在河北平原，我们从东部沿海至山前平原同时进行了包气带土体采样，对其微生物细菌含量进行了分析。分析结果见表6-11和表6-12，从表中可看出，细菌总数在海边（东部地区）比中部地区高，这和土壤有机质含量有关，东部海边土壤为淤泥质，含有较高的有机质，中部平原则含砂量较大，有机质含量较低，其它细菌的含量与分布特征同试验场内各类细菌分布、含量大体相同，只是随取样季节进入秋末，气温、地温降低，致使各类细菌含量均比实验场内的细菌含量略低一些。
表6-11 河北平原东部（海边）包气带土体细菌、有机质分析结果单位：个·g-1
（1998年10月28日取样，样号HB1）
表6-12 河北平原中部包气带土体细菌、有机质分析结果单位：个·g-1
（1998年10月30日取样，样号HB5）
五、包气带土体的硝化作用强度试验研究
包气带土体中的铵态氮在细菌的作用下，转化成硝态氮的过程，称为硝化过程。作用于硝化反应的细菌主要是亚硝化菌和硝化细菌，统称为硝化细菌。硝化过程大体上分为
（一）试验方法简介
试验所用化学试剂：NaNO2，KNO3，NH4Cl，（NH4）2SO4，Na2SO4等均为分析纯；主要仪器设备：QZD-1型电磁振荡器，电热生物恒温培养箱，无菌室，高速离心机等。化学分析方法：
（1）用四分法称取风干筛选土样15g，30份，分别置于Φ2.0cm试管中，棉塞塞口。
（2）取（NH4）2SO4溶液，用蒸馏水配成含量为500×10-6
（3）取上述10支试管进行高压蒸气灭菌，作为无菌对照，即为化学作用的转化试验。
（4）另取一支试管样作为试验初始含量，测试
（5）将上述所有试管样品均放入25℃恒温箱中培养，并保持恒温箱中的湿度，减少试管中水分蒸发。
（6）根据试验设计要求按取样时间取样，每次取出1 支试管，将含菌的试管在无菌室内取出1g土样进行硝化细菌菌数和细菌总数测试，对无菌对照样为隔次取样进行三氮分析。将试管内经培养的土样用50mL1mol Na2SO4溶液洗入150mL具塞三角瓶内，振荡30min后，离心取上清液测三氮。
（二）细菌硝化作用强度试验结果分析
试验测试结果见表6-13，此次试验为了真实地反映土壤中的硝化作用强度，未在所
。从表中可以看出整个硝化作用的过程按
含量则变化不大，没有转化。从试验时间上看，因土样为风干样，在试验过程中开始有3～7d的硝化作用滞缓阶段，从第9～15d硝化作用开始增强，转化
表6-13 包气带土体硝化作用模拟试验测试结果单位：10-6
总之，通过试验研究，包气带土体在硝化细菌的作用下，15d可将
六、包气带土体反硝化作用强度试验研究
包气带土体的反硝化作用是：在反硝化细菌的参与下，土体中的硝酸盐和亚硝酸盐被还原，释放出NO、N2O、N2。该作用是氮循环的一部分，尤其对氮的环境污染问题研究具有一定的实际意义。为了查明包气带土体的反硝化作用强度，我们进行了反硝化作用强度的模拟试验。
（一）试验方法简介
试验用化学试剂、土样、测试方法、试验仪器同前述。试验步骤：
（1）用四分法取风干筛选的土样15g，分别置于试管中共30份。
（2）在试管中加入500×10-6的KNO3溶液3.0mL，而后用地下水加近满试管，用橡胶塞塞口，保持厌氧条件。
（3）其中10支试管为无菌对照，按无菌要求灭菌。
（4）将上述试管均置于25℃恒温箱培养。
（5）另取一支试管样用于测试
（6）按设计要求的取样时间取样，分析
（二）细菌的反硝化作用强度试验结果分析
表6-14 包气带土体反硝化作用模拟试验测试结果单位：10-6
试验分析结果见表6-14。反硝化作用试验，为了真实地反映土壤反硝化作用强度，在所试验的土样中均未加任何其他营养成分。微生物的反硝化作用是异养还原作用，需要有碳源作为细菌的能量，其最低的C：N比为7：1，在没有增加其他碳源营养物质时，其
总之，从反硝化作用强度试验看，土样在没有加入碳营养源的情况下，反硝化作用不彻底，这和硝化作用的细菌不同，硝化细菌为自养菌，不需碳营养源，而反硝化菌绝大部分为化能异养菌，必须有足够量的碳营养源，也就是有机物质作用为能量，才能维持其生长代谢使硝酸盐得以还原。因土样中缺少足够的碳源，所以试验结果显示，只有加入
⑥ 生物固氮是什么
生物固氮是指固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程。生物固氮只发生在少数的细菌和藻类中。
自生固氮微生物生物固氮作用的条件：
1、防氧保护系统（好气性固定微生物需具备之）；
2、能量和电子供体，以及传递电子的电子载体系统；
3、固氮酶催化系统；
4、氨、氨基酸同化成蛋白质系统.
⑦ 矿化作用和固氮作用
不是；为什么呢，你看相关的书就会发现它们是分开来介绍的。
矿化作用是在土壤微生物作用下 ，土壤中有机态化合物转化为无机态化合物过程的总称。 而固氮作用是N2到NH3（或其他）的转变，只能算是矿化作用的前头步骤吧，不是矿化作用。
矿化作用具体有氨化作用，硝化作用，纤维素分解作用，==
⑧ 何为氨化作用、硝化作用、反硝化作用、固氮作用,具体过过程是什么(简答题)
氨化作用又叫脱氨作用，即微生物分解含氮有机物最终产生氨的过程。产生的氨，一部分供微生物或植物同化，一部分被转变成硝酸盐。很多细菌、真菌和放线菌都能分泌蛋白酶，在细胞外将蛋白质分解为多肽、氨基酸和氨（NH3）。
硝化作用是指氨化物或氨在微生物（硝化细菌）作用下氧化为硝酸、硝酸盐的过程。通常发生在通气良好的土壤、厩肥、堆肥和活性污泥中。因为通气良好的地方才有充分的氧气。
反硝化作用，是反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮（N2）或一氧化二氮（N2O）的过程，也可以称为脱氨作用。
固氮作用是由物理-化学过程(闪电)和微生物把大气中分子态的氮还原成氨和其他含氮化合物（硝态氮、亚硝态氮和铵态氮）的过程过程。
总之，其实这构成了一个N循环的过程，高中生物中的N循环过程、C循环都挺重要的，你把它画出来就可以发现是一个环形的N循环过程。~O(∩_∩)O~
⑨ 生物固氮作用
生物固氮作用，是指大气中的分子态氮在微生物（固氮生物）体内由固氮酶催化还原为氨的过程。是土壤氮素的重要来源之一。按固氮微生物的特性和它们与其他生物的关系，一般分为共生固氮、自生固氮和联合固氮三种类型。共生固氮主要指豆科植物-根瘤菌体系，其他还有非豆科植物-放线菌固氮体系以及萍-蓝固氮体系。自生固氮指不需要同其他生物共生就能独立进行固氮的一类微生物，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。联合固氮体系是由有固氮能力的细菌集聚于植物的根系周围甚至部分进入根细胞，细菌利用根系分泌物，植物利用细菌固定氮素，形成一个比共生固氮松散的联合体，在玉米、甘蔗、小麦、水稻、高粱上都已确认联合固氮体系的存在。生物固氮作用在中性或微碱性环境中能顺利进行，磷肥对共生固氮有促进作用。共生固氮作用最为重要，自生固氮作用一般不强。
⑩ 请问固氮作用和氨化作用分别是产生能量还是消耗能量
固氮作用是将N2转化为NH3的过程，需要消耗能量。氨化作用（ammonification）又叫脱氨作用，微生物分解有机氮化物产生氨的过程。这个过程也需要消耗能量，只不过这个过程中能量来自于有机氮化物分解释放。这个过程中既有能量的消耗，又有能量的产生，总体上看来这个过程还是一个释放能量的过程。