固氮作用
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固氮作用（nitrogen fixation）
是分子態(tài)氮被還原成氨和其他含氮化合物的過(guò)程。自然界氮（N2）的固定有兩種方式：一種是非生物固氮，即通過(guò)閃電、高溫放電等固氮，這樣形成的氮化物很少；二是生物固氮，即分子態(tài)氮在生物體內(nèi)還原為氨的過(guò)程。大氣中90％以上的分子態(tài)氮都是通過(guò)固氮微生物的作用被還原為氨的。
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生物固氮
生物固氮是固氮微生物的一種特殊的生理功能，已知具固氮作用的微生物約近50個(gè)屬，包括細(xì)菌、放線菌和藍(lán)細(xì)菌（即藍(lán)藻），它們的生活方式、固氮作用類型有較大區(qū)別，但細(xì)胞內(nèi)都具有固氮酶。不同固氮微生物的固氮酶均由鉬鐵蛋白和鐵蛋白組成。固氮酶必須在厭氧條件下，即在低的氧化還原條件下才能催化反應(yīng)。固氮作用過(guò)程十分復(fù)雜，目前還不完全清楚。各種固氮微生物進(jìn)行固氮作用的總反應(yīng)可用以下簡(jiǎn)式表示：
根據(jù)固氮微生物與高等植物的關(guān)系，可分為自生固氮菌、共生固氮菌以及聯(lián)合固氮菌。其所進(jìn)行的固氮作用分別稱為自生固氮，共生固氮或聯(lián)合固氮?！ ?/p>
自生固氮菌
自生固氮菌（Azotobacteria）是自由生活在土壤或水域中，能獨(dú)立進(jìn)行固氮作用的某些細(xì)菌。以分子態(tài)氮為氮素營(yíng)養(yǎng)，將其還原為NH3，再合成氨基酸、蛋白質(zhì)。包括好氧性細(xì)菌，如固氮菌屬、固氮螺菌屬以及少數(shù)自養(yǎng)菌；兼性厭氧菌，如克雷伯氏菌屬；厭氧菌，如梭狀芽孢桿菌屬的一些種。還有光合細(xì)菌如紅螺菌屬、綠菌屬以及藍(lán)細(xì)菌（藍(lán)藻），如魚(yú)腥藻屬、念珠藻屬等?！ ?/p>
共生固氮菌
共生固氮菌在與植物共生的情況下才能固氮或才能有效地固氮，固氮產(chǎn)物氨可直接為共生體提供氮源。共生固氮效率比自生固氮體系高數(shù)十倍。主要有根瘤菌屬（Rhizobium）的細(xì)菌與豆科植物共生形成的根瘤共生體，弗氏菌屬（Frankia）與非豆科植物共生形成的根瘤共生體；某些藍(lán)細(xì)菌與植物共生形成的共生體，如念珠藻或魚(yú)腥藻與裸子植物蘇鐵共生形成蘇鐵共生體，紅萍與魚(yú)腥藻形成的紅萍共生體等。在實(shí)驗(yàn)條件下培養(yǎng)自生固氮菌，培養(yǎng)基中只需加入碳源（如蔗糖、葡萄糖）和少量無(wú)機(jī)鹽，不需加入氮源，固氮菌可直接利用空氣中的氮（N2）作為氮素營(yíng)養(yǎng)；如培養(yǎng)根瘤菌，則需加入氮素營(yíng)養(yǎng)，因?yàn)楦鼍裙采痰?，只有與相應(yīng)的植物共生時(shí)，才能利用分子態(tài)氮（N2）進(jìn)行固氮作用?！ ?/p>
聯(lián)合固氮
近年在上述兩個(gè)類型之間又提出一個(gè)中間類型，稱為聯(lián)合固氮。即有的固氮菌生活在某些植物根的粘質(zhì)鞘套內(nèi)或皮層細(xì)胞間，不形成根瘤，但有較強(qiáng)的專一性，如雀稗固氮菌與點(diǎn)狀雀稗聯(lián)合，生活在雀稗根的粘質(zhì)鞘套內(nèi)，固氮量可達(dá)15～93千克/公頃.年。其他如生活在水稻、甘蔗及許多熱帶牧草的根際的微生物，由于與這些植物根系聯(lián)合，因而都有很強(qiáng)的固氮作用。
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