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微生物是世界上最早存在的生命，它们将曾经为不毛之地的地球改造得生机盎然，丰富多彩。土壤是微生物生活的乐园，小小一撮的土壤中含有数不胜数的微生物。土壤为微生物提供了生长的温床，而微生物也为土壤肥力的提高做出了斐然的贡献。正所谓地以肥为天，肥以氮为先。氮是植物需要量大，同时最易缺乏的元素。有那么一种微生物，可以将大气中的氮气转化铵，使气态氮变为土壤中可利用的氮源，可谓是绿色无公害地提高土壤氮素水平的方法了，它们就是固氮微生物。我们来认识下固氮微生物的大家庭吧。
固氮微生物，即可以在固氮酶的催化作用下，将大气中的氮(n₂)还原为nh₃(nh₄ )的一类功能微生物，其反应式为：

据科学家估算，每年地球陆地生态系统有微生物固定的氮约为90-130 10⁶吨，占地球植物需氮量的75%左右。根据固氮微生物的固氮特点以及与植物的关系，固氮微生物可分为共生固氮菌、自生固氮菌和联合固氮菌。

共生固氮菌：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。不同的共生固氮菌与相应的植物形成的固氮共生体系，被认为是固氮效率最高的自然固氮系统。微生物汲取植物提供的碳水化合物等营养成分，同时给植物提供氮素，二者互利共生，这种共生体系表现为根瘤的形态。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，其中根瘤菌的贡献最大，每年可为每公顷土地固氮250kg之多。共生体系从形成之初到破溃为止，微生物都在辛勤的工作，不停地固氮，就像一个“小化肥厂”一样。现在很多国家已经将接种根瘤菌作为了常规的农业措施了呢。

自生固氮菌：自生固氮菌的存在并不依赖于植物，它们不住在植物体内，能自己从空气中吸收氮气，繁殖后代，死后将遗体“捐赠”给植物，让植物得到大量氮肥。自生固氮菌广泛存在于自然界的土壤和水中。自生固氮菌的固氮效率较低，每年每公顷土地的固氮量约为1.5kg。但是，值得一提的是，自生固氮微生物除了可以固氮之外，还可以溶解磷酸盐、含钾硅酸盐，活化有效磷、钾，改善土壤供磷、供钾能力。因此，尽管固氮量效率不高，自生固氮菌对于促进农作物增产仍然有一定效果。例如小麦施用自生固氮菌可以增产12.5%，大麦增产18.9%。

联合固氮菌：联合固氮菌的固氮特点介于自生固氮和共生固氮之间，既可以与植物共生，也可以自生。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。联合固氮菌的固氮效率高于自生固氮菌，每年每公顷土地的固氮量估计可达15-93kg。联合固氮菌的主要宿主是粮食作物（水稻、玉米、小麦）。以水稻为例，有科学家估计，联合固氮菌每年每公顷土地从空气中固定的氮为30kg。而对于甘蔗，内生联合固氮菌可为甘蔗植株提供60%的氮素以供植株生长。

氮素化肥施用量高，利用率低，造成的氮肥污染及生态环境恶化问题已极其严峻。自然既然为我们提供了这么一种绿色的氮素获取途径，我们该好好加以研究利用。