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土壤中的天然化肥廠——固氮微生物
地球的皮膚
2015年12月07日固氮微生物，即可以在固氮酶的催化作用下，將大氣中的氮(N2)還原為NH3(NH4+)的一類功能微生物，其反應(yīng)式為：
共生固氮菌：共生固氮微生物只有和植物互利共生時，才能固定空氣中的分子態(tài)氮。不同的共生固氮菌與相應(yīng)的植物形成的固氮共生體系，被認(rèn)為是固氮效率最高的自然固氮系統(tǒng)。微生物汲取植物提供的碳水化合物等營養(yǎng)成分，同時給植物提供氮素，二者互利共生，這種共生體系表現(xiàn)為根瘤的形態(tài)。共生固氮微生物可以分為兩類：一類是與豆科植物互利共生的根瘤菌，以及與榿木屬、楊梅屬和沙棘屬等非豆科植物共生的弗蘭克氏放線菌；另一類是與紅萍（又叫做滿江紅）等水生蕨類植物或羅漢松等裸子植物共生的藍(lán)藻，其中根瘤菌的貢獻(xiàn)最大，每年可為每公頃土地固氮250kg之多。共生體系從形成之初到破潰為止，微生物都在辛勤的工作，不停地固氮，就像一個“小化肥廠”一樣?，F(xiàn)在很多國家已經(jīng)將接種根瘤菌作為了常規(guī)的農(nóng)業(yè)措施了呢。
自生固氮菌：自生固氮菌的存在并不依賴于植物，它們不住在植物體內(nèi)，能自己從空氣中吸收氮氣，繁殖后代，死后將遺體“捐贈”給植物，讓植物得到大量氮肥。自生固氮菌廣泛存在于自然界的土壤和水中。自生固氮菌的固氮效率較低，每年每公頃土地的固氮量約為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，還可以溶解磷酸鹽、含鉀硅酸鹽，活化有效磷、鉀，改善土壤供磷、供鉀能力。因此，盡管固氮量效率不高，自生固氮菌對于促進(jìn)農(nóng)作物增產(chǎn)仍然有一定效果。例如小麥?zhǔn)┯米陨痰梢栽霎a(chǎn)12.5%，大麥增產(chǎn)18.9%。
聯(lián)合固氮菌：聯(lián)合固氮菌的固氮特點介于自生固氮和共生固氮之間，既可以與植物共生，也可以自生。這些固氮微生物和共生的植物之間具有一定的專一性，但是不形成根瘤那樣的特殊結(jié)構(gòu)。這些微生物還能夠自行固氮。聯(lián)合固氮菌的固氮效率高于自生固氮菌，每年每公頃土地的固氮量估計可達(dá)15-93kg。聯(lián)合固氮菌的主要宿主是糧食作物（水稻、玉米、小麥）。以水稻為例，有科學(xué)家估計，聯(lián)合固氮菌每年每公頃土地從空氣中固定的氮為30kg。而對于甘蔗，內(nèi)生聯(lián)合固氮菌可為甘蔗植株提供60%的氮素以供植株生長。
氮素化肥施用量高，利用率低，造成的氮肥污染及生態(tài)環(huán)境惡化問題已極其嚴(yán)峻。自然既然為我們提供了這么一種綠色的氮素獲取途徑，我們該好好加以研究利用。