固氮微生物
正文
能夠還原分子態氮為氨態氮的微生物。生物固氮作用是自然界中分子態氮轉化為氮素化合物的主要作用。全世界每年由於生物固氮作用所固定的氮素量可達63～175百萬噸，對農業生產具有重大意義。雖然在古老的農業生產實踐中，人們已經認識到種植豆類等作物能夠肥田，但對於它們肥田本質的科學理解是在19世紀末。1888年，德國人H.黑里格爾和H.維爾法特證實了只有結瘤的豆類才能利用空氣中的分子態氮。同年，荷蘭人M.W.拜耶林克從根瘤中分離出根瘤菌的純培養。1893年，俄國人C.H.維諾格拉茨基分離出能固氮的梭菌。這些工作開創了研究生物固氮和固氮微生物的科學領域。
由於研究手段的限制，在20世紀40年代以前，只證實了個別微生物的固氮能力；50年代以來，由於同位素標記技術（13N、15N）和乙炔還原法的套用,證實了許多原核生物都能固氮，但至今還沒有發現肯定能夠固氮的真核生物。在原核生物的許多種群中都有能固氮的種類，它們各自需要特定的生活條件。按照不同微生物種類的生活和固氮條件的特殊性，可以將固氮微生物區分為若干生理、生態群。
獨立生活的固氮微生物 光合固氮微生物 能進行光合作用，以二氧化碳為碳源、光合產物為能源進行固氮作用的微生物。有藍細菌（見藍藻門）中的許多屬種（如念珠藻屬、魚腥藻屬等）和光合細菌中的紅螺菌屬以及綠硫菌屬等。
化能自養固氮微生物 有些化能自養微生物（如氧化亞鐵硫桿菌等）能以二氧化碳、亞鐵氧化物和分子態氮為碳、能、氮源。
異養固氮微生物 進行異養生活，以適宜的有機碳化合物為碳源和能源，滿足生活和固氮的需要。這個生理、生態群包括許多種類，如固氮菌科的所有屬、芽孢桿菌屬、梭菌屬的一些種、固氮螺菌屬、腸桿菌科的一些屬種、反硫化細菌、產甲烷細菌和其他一些異養細菌的種類。
共生和聯合固氮體系 有些微生物種類只能或主要是在與其他生物營共生或聯合生活時固氮。
根瘤菌和豆類共生體系 許多種豆類植物能和根瘤菌屬的相應種共生。根瘤菌侵入寄生根內，刺激寄主根上形成根瘤,根瘤菌在根瘤內定居並固氮。豆類植物和根瘤菌的共生關係具有屬種的專性，一種或一株根瘤菌只能在一定的豆類植物種或品種上共生、結瘤、固氮（見根瘤菌科）。一些重要豆科作物種類和根瘤菌的專適共生關係如下：
苜蓿根瘤菌──苜蓿、草木樨
三葉草根瘤菌──三葉草
豌豆根瘤菌──豌豆、蠶豆
菜豆根瘤菌──菜豆
紫雲英根瘤菌──紫雲英
大豆根瘤菌──大豆
豇豆根瘤菌──豇豆、花生、綠豆、赤豆、檉麻、扁豆、刀豆等
非豆類種子植物及其內生菌的共生固氮體系 有些非豆類種子植物也能和某種固氮微生物共生形成根瘤並固氮，如榿木屬、楊梅屬、木麻黃屬等種類的根瘤內有弗蘭克氏屬放線菌營共生固氮作用。
紅萍（又稱綠萍，學名滿江紅）和魚腥藻聯合體系紅萍鱗片葉的葉腔內有魚腥藻生長，行共生固氮作用。
固氮地衣 有些地衣的光合夥伴是固氮藍細菌，能進行固氮作用。
一切固氮微生物都含有固氮酶，固氮酶催化分子態氮還原為氨（見生物固氮作用）。由於固氮微生物也能利用其他氮源，固氮作用並不是固氮微生物的必需生理功能，所以許多種固氮微生物的生活條件和固氮條件並不完全一致。氮是植物生長的重要營養元素之一，利用固氮微生物提高農作物產量、降低生產成本，是一項重要的農業科學技術。
