固氮菌（gù dàn jūn），英文为Diazotroph 或更具体地称为Nitrogen-fixing bacteria，是一类具有特殊生理功能的微生物。它们能够将大气中游离的氮气（N₂）转化为生物可利用的氨（NH₃）或其他含氮化合物，这一过程称为“生物固氮作用”（Biological Nitrogen Fixation）。以下是其详细解释：
固氮菌泛指所有能独立或共生进行生物固氮的细菌，属于原核微生物。其核心功能是通过固氮酶（Nitrogenase）催化以下反应：
$$ text{N}_2 + 8text{H}^+ + 8e^- + 16text{ATP} rightarrow 2text{NH}_3 + text{H}_2 + 16text{ADP} + 16text{P}_i $$
该过程需厌氧环境，且消耗大量能量（ATP）。固氮菌广泛分布于土壤、水体及植物根系（如根瘤）中。
固氮菌是地球氮循环的核心参与者，每年全球生物固氮量约1.75亿吨，远超工业合成氨（约1.5亿吨），对维持生态系统氮平衡至关重要。
共生固氮菌（如根瘤菌）与豆科植物（大豆、苜蓿等）形成根瘤，直接为宿主提供氮源。据研究，大豆根瘤菌可满足植株60-80%的氮需求，显著降低农业成本及环境污染。
| 类型 | 代表菌属 | 生存方式 |
|---|---|---|
| 自生固氮菌 | Azotobacter（固氮菌属） | 独立生活于土壤或水体 |
| 共生固氮菌 | Rhizobium（根瘤菌属） | 与豆科植物共生形成根瘤 |
| 联合固氮菌 | Azospirillum（固氮螺菌） | 附着于非豆科植物根系表面 |
固氮菌制剂（如根瘤菌接种剂）已广泛应用于豆类、水稻等作物，提升土壤肥力。联合国粮农组织（FAO）数据显示，接种根瘤菌可使大豆增产10-30%。
部分固氮菌（如Klebsiella）可降解污染物，用于重金属污染土壤的生态修复。
ISBN 978-7-109-26789-3（第5章：共生固氮系统）
注：部分文献需通过学术平台访问完整内容。
固氮菌是一类能够将空气中的氮气（N₂）转化为植物可利用氮化合物的微生物，在自然界氮循环和农业中具有重要作用。以下从定义、分类、功能及应用等方面综合解释：
固氮菌属于原核微生物，主要包括细菌、蓝细菌和放线菌等。其形态多为杆状、卵圆形或球形，无内生芽孢，革兰氏染色阴性（部分菌种可能显示阳性）。这类微生物严格好氧、兼性厌氧或厌氧，通过固氮酶催化氮气还原为氨或其他氮化物，供植物吸收利用。
根据与植物的共生关系，固氮菌可分为三类：
固氮菌通过生物固氮作用，将氮气转化为铵盐（NH₄⁺）或硝酸盐（NO₃⁻），成为土壤氮素的主要来源。每消耗1克碳水化合物可固定约10毫克氮素。这一过程不仅减少对化学氮肥的依赖，还能促进植物生长（部分菌种分泌植物激素）。
固氮菌被制成微生物肥料（如根瘤菌剂），广泛应用于豆类、水稻等作物。例如：
与硝化细菌不同，固氮菌是将氮气转化为氨，而硝化细菌则将氨进一步氧化为亚硝酸盐和硝酸盐。
固氮菌通过生物固氮维持生态系统氮平衡，是农业可持续发展的关键微生物之一。其应用需结合具体菌种特性及环境条件（如pH 5.0~8.0、温度26~37℃为最适范围）。
【别人正在浏览】