固氮菌（gù dàn jūn），英文為Diazotroph 或更具體地稱為Nitrogen-fixing bacteria，是一類具有特殊生理功能的微生物。它們能夠将大氣中遊離的氮氣（N₂）轉化為生物可利用的氨（NH₃）或其他含氮化合物，這一過程稱為“生物固氮作用”（Biological Nitrogen Fixation）。以下是其詳細解釋：
固氮菌泛指所有能獨立或共生進行生物固氮的細菌，屬于原核微生物。其核心功能是通過固氮酶（Nitrogenase）催化以下反應：
$$ text{N}_2 + 8text{H}^+ + 8e^- + 16text{ATP} rightarrow 2text{NH}_3 + text{H}_2 + 16text{ADP} + 16text{P}_i $$
該過程需厭氧環境，且消耗大量能量（ATP）。固氮菌廣泛分布于土壤、水體及植物根系（如根瘤）中。
固氮菌是地球氮循環的核心參與者，每年全球生物固氮量約1.75億噸，遠超工業合成氨（約1.5億噸），對維持生态系統氮平衡至關重要。
共生固氮菌（如根瘤菌）與豆科植物（大豆、苜蓿等）形成根瘤，直接為宿主提供氮源。據研究，大豆根瘤菌可滿足植株60-80%的氮需求，顯著降低農業成本及環境污染。
| 類型 | 代表菌屬 | 生存方式 |
|---|---|---|
| 自生固氮菌 | Azotobacter（固氮菌屬） | 獨立生活于土壤或水體 |
| 共生固氮菌 | Rhizobium（根瘤菌屬） | 與豆科植物共生形成根瘤 |
| 聯合固氮菌 | Azospirillum（固氮螺菌） | 附着于非豆科植物根系表面 |
固氮菌制劑（如根瘤菌接種劑）已廣泛應用于豆類、水稻等作物，提升土壤肥力。聯合國糧農組織（FAO）數據顯示，接種根瘤菌可使大豆增産10-30%。
部分固氮菌（如Klebsiella）可降解污染物，用于重金屬污染土壤的生态修複。
ISBN 978-7-109-26789-3（第5章：共生固氮系統）
注：部分文獻需通過學術平台訪問完整内容。
固氮菌是一類能夠将空氣中的氮氣（N₂）轉化為植物可利用氮化合物的微生物，在自然界氮循環和農業中具有重要作用。以下從定義、分類、功能及應用等方面綜合解釋：
固氮菌屬于原核微生物，主要包括細菌、藍細菌和放線菌等。其形态多為杆狀、卵圓形或球形，無内生芽孢，革蘭氏染色陰性（部分菌種可能顯示陽性）。這類微生物嚴格好氧、兼性厭氧或厭氧，通過固氮酶催化氮氣還原為氨或其他氮化物，供植物吸收利用。
根據與植物的共生關系，固氮菌可分為三類：
固氮菌通過生物固氮作用，将氮氣轉化為铵鹽（NH₄⁺）或硝酸鹽（NO₃⁻），成為土壤氮素的主要來源。每消耗1克碳水化合物可固定約10毫克氮素。這一過程不僅減少對化學氮肥的依賴，還能促進植物生長（部分菌種分泌植物激素）。
固氮菌被制成微生物肥料（如根瘤菌劑），廣泛應用于豆類、水稻等作物。例如：
與硝化細菌不同，固氮菌是将氮氣轉化為氨，而硝化細菌則将氨進一步氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。
固氮菌通過生物固氮維持生态系統氮平衡，是農業可持續發展的關鍵微生物之一。其應用需結合具體菌種特性及環境條件（如pH 5.0~8.0、溫度26~37℃為最適範圍）。
表面上看不見的鼻唇線博梅氏比重計不生效圖章潮閘存儲器存取端口妨害大衆的事物蜂窩小孢子菌屬服務部門汞提取法過渡性貸款琥珀酰胺基降冰片烯機戒指示計數環寄托銷售舉證酪氨酸脫羧酶螺帽鎖氯醛樟腦肟腦甙酶前膠原的擒縱器驅動元件絨毛間的軟化劑神經鞘細胞實在法往返移動