微生物对碳源与氮源的利用综述娜娜
碳源和氮源利用试验
碳源和氮源利用试验是细菌对单一来源的碳源利用的鉴定试验。
在枸橼酸盐培养基中，细菌只有利用枸橼酸盐作为碳源，分解后生成碳酸钠使培养基变碱性，pH指示剂溴麝香草酚蓝由淡绿色变为深蓝色。
常用的试验方法有枸橼酸盐利用试验、丙二酸盐利用试验。
1.枸橼酸盐利用试验（1）原理：某些细菌能以铵盐为唯一氮源，并且利用枸橼酸盐作为唯一碳源，可在枸橼酸盐培养基上生长，分解枸橼酸盐，使培养基变碱性。
（2）培养基：枸橼酸盐培养基。
（3）方法：将被检菌接种于枸橼酸盐培养基，于35℃培养l～4d，每日观察结果。
（4）结果：培养基中的溴麝香草酚兰指示剂由淡绿色变为深蓝色为阳性；不能利用枸橼酸盐作为碳源的细菌，在此培养基上不能生长，培养基则不变色，为阴性。
（5）应用：用于肠杆菌科中菌属间的鉴定。
在肠杆菌科中埃希菌属、志贺菌属、爱德华菌属和耶尔森菌属均为阴性，沙门菌属、克雷伯菌属通常为阳性。
2.丙二酸盐利用试验（1）原理：有的细菌可利用丙二酸盐作为唯一碳源，将丙二酸盐分解生成碳酸钠，使培养基变碱。
（2）培养基：丙二酸盐培养基。
（3）方法：将被检菌接种于上述培养基，35℃培养24～48h后观察结果。
（4）结果：培养基由淡绿色变为深蓝色为阳性，颜色无变化为阴性。
（5）应用：肠杆菌科中属间及种的鉴别。
克雷伯菌属为阳性，枸橼酸杆菌属、肠杆菌属和哈夫尼亚菌属中有些菌种也呈阳性，其他菌属均为阴性。
有机氮源在微生物发酵中的应用分析
有机氮源在微生物发酵中的应用分析摘要：目前，经济发展迅速，在生物技术飞速发展下，微生物发酵产品受到人们的广泛喜爱。
氮源作为微生物生长的主要营养物质之一，通常分为有机和无机两种，较为常见的有机氮源有蛋白胨、玉米浆、酵母粉等，尤其是酵母类氮源在发酵行业中的应用十分普遍，如乳酸菌发酵、生物防腐剂、透明质酸等等，具有天然无污染等特性，被广大发酵企业认可和使用。
关键词：有机氮源；微生物发酵；应用分析引言在生物科技不断发展的过程中，采取有机氮进行微生物发酵的优势也日渐明显，可以更好的生产人们日常所需物品，且经济效益与社会效益、生态效益更好。
在实际应用过程中，其具备一定的优势，本文对其特点进行分析，以便进一步针对性发展并应用有机氮，促使整体生产质量的全方位提升。
1常用有机氮和应用途径1.1 腺嘌呤与蛋白胨腺嘌呤作为酵母浸粉成分之一，其在肌苷合成的过程中起到了决定性作用。
通过添加不同浓度的酵母浸粉，对肌苷会产生不同的影响，在添加浓度为1.6%～1.8%时，最有利于肌苷积累。
除了腺嘌呤之外，蛋白胨也是十分常见的氮源，蛋白胨的种类相对较多，不同的部分营养成分存在着不同之处，每一种生物所需的氮源及其量也存在着不同。
比如在枯草芽孢杆菌积累肌苷的过程中，采用不一样的蛋白胨，产生的肌苷也有所不同，因此需要选择合适的种类，以产生积极作用。
从其本质而言，蛋白胨由䏡、胨、肽、氨基酸等多种物质组成，在水解后才会发挥作用，水解程度不同也会对细胞产生不同作用。
一般副干酪乳杆菌对蛋白胨水解程度没有明显要求，但对于部分菌种来说，蛋白胨中多肽的分布、分子量大小对其生长代谢具有一定的影响，还需要结合具体情况进行针对性应用，才可以取得更好的应用效果，规避常见的生产活动问题。
值得一提的是，每一种物质彼此之间都具备着相互作用，酵母浸粉、蛋白胨都是微生物生长繁殖的必需品，二者要搭配使用。
相较而言，酵母浸粉蛋白分子更小一些，有利于菌体吸收，可促进其生长。
2022年江苏大学微生物学专业《微生物学》期末试卷B(有答案)
2022年江苏大学微生物学专业《微生物学》期末试卷B(有答案）一、填空题1、立克次氏体是一类______、______的原核生物，它与支原体的区别是______和______，与衣原体的区别是______、______和______。
专性寄生于植物韧皮部的立克次氏体，称作______。
2、不同病毒在不同的宿主细胞上可形成不同特征的聚集体，如在动物细胞内的______，细菌苔上的______，植物叶片上的______，昆虫细胞内的______，以及动物单层细胞上的______等。
3、有些乳酸菌因缺乏EMP途径中的______和______等若干重要酶，故其葡萄糖降解需完全依赖______途径。
4、微生物培养基中各营养要素的量有一定的比例，从含量最多的______开始，其他成分的次序是______、______、______、______和______。
5、酵母菌的无性孢子有______、______和______等数种。
6、在微生物促进人类医疗保健事业发展过程中，曾发生过“六大战役”，即______，______，______，______，______，______。
7、在微生物培养过程中，会发生不利于其继续生长的pH变化，一般可采取两类方法作外源调节：① ______，过酸时可加入______或______ 等调节；过碱时，可加入______或______等调节；② ______，过酸时可通过______或______调节，过碱时可通过______或______调节。
8、在工业防霉剂的筛选中，经常要用8种霉菌作为模式试验菌种，如______、______、______和______等。
9、当细菌处于一种氨基酸全面匮乏的“氨基酸饥饿”状态时，细菌会采取一种应急反应以求生存，实施这一应急反应的信号，大量合成两种物质，它们是：______和______。
10、在免疫学反应中，抗原抗体反应的一般规律是______、______、______、______、______。
碳源及碳氮比对异养反硝化微生物异养反硝化作用的影响
Ｒｕｒａｌ Ｅｃｏ．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ
碳源及碳氮比对异养反硝化微生物异养反硝化作用的影响
傅利剑，郭丹钊，史春龙，黄为一① （南京农业大学生命科学学院微生物学系／农业部农业环境微生物工程重点开放
实验室，江苏南京２１００９５）
摘要：碳源（甘油和柠檬酸钠）及碳氮比对纯培养的异养反硝化菌ＨＰｌ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ）异养反硝化能力 影响的试验表明，碳源种类对硝酸还原酶活性没有明显影响，对氧化亚氮还原酶活性有影响。批式培养方式下最 适Ｃ／Ｎ为８，菌株ＨＰｌ可以利用ＮＯ；作为唯一氮源进行反硝化作用，证明ＨＰｌ至少有２种硝酸还原途径。连续 培养方式下温度对菌株Ｈ４＊积累，Ｃ／Ｎ为３时还
由于这个生物学性质反硝化作用在富营养化湖泊防治高硝酸盐含量地下水治理和工业废水处理中已受到越来越多的重视对某一特定的菌株而言进行完整的反硝化作用是非常复杂的过程包括一系列的还原反应和电子传递受许多环境因素的影响温度ph值碳源同时为异养反硝化微生物的电子供指碳源碳与硝态氮的摩尔比值全文相同等
农村生态环境２００５，２１（２）：４２—４５
但为什么当Ｃ／Ｎ高于８时Ｎ：Ｏ浓度反而下降 呢？上述试验证实甘油对菌株ＨＰｌ的异养反硝化
没有明显抑制作用。菌株ＨＰｌ在Ｎ０３为氮源的培
养液中生长６０ ｈ后氮的变化情况见表１。由表１可
较大。
２．２批式培养时碳氮比对菌株ＨＰｌ异养反硝化作
用的影响
异养反硝化作用所需作为电子供体的碳源的计
算公式Ｈｏ为：
Ｃ（ＯＣ）＝２．８６ ｃ（ＮＯ；一Ｎ）＋１．７１ ｃ（ＮＯｉ—Ｎ）＋
Ｃ（ＤＯ）
（１）
式中，ｃ（ＯＣ）所需有机碳浓度，ｔｏｏｌ·Ｌ～；ｃ（ＮＯ；－
Ｎ）：处理水中硝态氮浓度，ｔｏｏｌ·Ｌ一；ｃ（ＮＯ；－Ｎ）：处
细菌氮源利用实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 掌握细菌氮源利用实验的基本原理和方法。
2. 熟悉不同氮源对细菌生长的影响。
3. 通过实验，了解细菌对氮源的适应性和代谢特点。
二、实验原理氮是细菌生长繁殖的重要营养元素，不同细菌对氮源的需求和利用能力存在差异。
本实验通过比较不同氮源对细菌生长的影响，研究细菌对氮源的利用情况。
三、实验材料与试剂1. 实验材料：大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌等细菌菌株。
2. 实验试剂：牛肉膏蛋白胨培养基、葡萄糖蛋白胨培养基、硝酸盐培养基、尿素培养基、硫酸铵培养基等。
四、实验方法1. 菌株活化：将菌株从菌种保藏管中取出，接种于牛肉膏蛋白胨培养基中，37℃恒温培养18-24小时。
2. 培养基制备：分别配制牛肉膏蛋白胨培养基、葡萄糖蛋白胨培养基、硝酸盐培养基、尿素培养基、硫酸铵培养基等。
3. 接种与培养：将活化后的菌株接种于不同氮源培养基中，每个培养基接种3个平行样，37℃恒温培养18-24小时。
4. 观察与记录：观察并记录不同氮源培养基中细菌的生长情况，包括菌落形态、颜色、大小等。
五、实验结果与分析1. 牛肉膏蛋白胨培养基：细菌在该培养基上生长良好，菌落呈白色，圆形，边缘整齐。
2. 葡萄糖蛋白胨培养基：细菌在该培养基上生长较好，菌落呈白色，圆形，边缘整齐。
3. 硝酸盐培养基：细菌在该培养基上生长较差，菌落呈白色，圆形，边缘不整齐。
4. 尿素培养基：细菌在该培养基上生长良好，菌落呈白色，圆形，边缘整齐。
5. 硫酸铵培养基：细菌在该培养基上生长较好，菌落呈白色，圆形，边缘整齐。
通过实验结果可以看出，不同细菌对氮源的利用存在差异。
大肠杆菌和枯草芽孢杆菌在牛肉膏蛋白胨培养基和葡萄糖蛋白胨培养基上生长良好，说明这两种菌株对碳源和氮源的需求较高。
金黄色葡萄球菌在硝酸盐培养基和尿素培养基上生长较好，说明该菌株具有较强的硝酸盐还原和脲酶活性，能够利用硝酸盐和尿素作为氮源。
硫酸铵培养基对细菌生长的影响介于上述培养基之间。
碳源和氮源
碳源物质凡是可以被微生物利用，构成细胞代谢产物碳素来源的物质，统称为碳源物质，碳源物质通过细胞内的一系列化学变化，被微生物用于合成各种代谢产物。
微生物对碳素化合物的需求是极为广泛的，根据碳素的来源不通，可将碳源物质氛围无机碳源物质和有机碳源物质。
糖类是较好的碳源，尤其是单糖（葡萄糖、果糖），双糖（蔗糖、麦芽糖、乳糖），绝大多数微生物都能利用。
此外，简单的有机酸，氨基酸，醇类，醛，酚等含碳化合物也能被许多微生物利用。
所以我们在制作培养基时常加入葡萄糖，蔗糖作为碳源。
淀粉、果胶、纤维素等，这些有机物质在细胞内分解代谢提供小分子碳架外，还产生能量供合成代谢需要的能量，所以部分碳源物质既是碳源物质，同时又是能源物质。
在微生物发酵工业中，常常根据不通微生物的需求，利用各种农副产品如：玉米粉、米糠、麦麸、马铃薯、甘薯以及各种野生植物的淀粉，作为微生物生产廉价的碳源。
这类碳源往往包含了几种营养要素。
氮源物质微生物细胞中大约含氮5%~13%，它是微生物细胞蛋白质和核酸的主要成分。
氮素对微生物的生长发育有着重要的意义，微生物利用它在细胞内合成氨基酸和碱基，进而合成蛋白质，核酸等细胞成分，以及含氮的代谢产物。
无机的氮源物质一般不提供能量，只有极少数的化能自养型细菌如：硝化细菌可以利用铵态氮和硝态氮在提供氮源的同时，通过氧化生产代谢能。
微生物营养上要求的氮素物质可以氛围三个类型：1、空气中分子态氮只用少量具有固氮能力的微生物（如自生固氮菌、根瘤菌）能利用。
2、无机氮化合物如铵态氮（NH4+），硝态氮（NO3—）和简单的有机氮化物（如尿素），绝大多数微生物可以利用。
3、有机氮化合物大多数寄生性微生物和一部分腐生性微生物需以有机氮化合物（蛋白质、氨基酸）为必需的氮素营养。
在实验室和发酵工业生产中，我们常常以铵盐、硝酸盐、牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、鱼粉、血粉、蝉蛹粉、豆饼粉、花生饼粉作为微生物的氮源。
碳氮比对于微生物生长产生影响的原理
碳氮比对于微生物生长产生影响的原理碳氮比是指在有机物中碳元素与氮元素的比值，对于微生物的生长和代谢过程具有重要影响。
微生物的生长和代谢需要碳源和氮源，碳氮比的不同会影响微生物对碳源和氮源的利用效率，从而影响微生物的生长速率和产物合成。
碳氮比对微生物生长产生影响的原理之一是碳源与氮源之间的协同作用。
微生物在生长过程中需要能够提供能量的碳源和提供生物合成所需的氮源。
在不同的碳氮比条件下，微生物对碳源和氮源的利用效率会有所差异。
当碳氮比较低时，碳源相对较少，微生物在有限的碳源条件下会更加高效地利用氮源，从而促进生长。
而当碳氮比较高时，碳源相对较多，微生物对氮源的利用效率会降低，从而抑制生长。
碳氮比还会影响微生物的代谢途径选择。
微生物对于能量的获取和有机物的合成有多种代谢途径选择，如厌氧呼吸、好氧呼吸、发酵等。
不同代谢途径的选择会受到碳氮比的影响。
当碳氮比较低时，微生物更倾向于选择厌氧代谢途径，因为厌氧代谢途径能够更高效地利用有限的碳源和氮源。
而当碳氮比较高时，微生物更倾向于选择好氧代谢途径，因为好氧代谢途径能够更充分地利用丰富的碳源和氮源。
碳氮比还与微生物产物合成的选择性有关。
微生物在生长过程中会合成各种有机物，如酶、激素、抗生素等。
碳氮比的不同会影响微生物合成产物的种类和含量。
当碳氮比较低时，微生物更倾向于合成氮源较多的产物，因为氮源相对较少，微生物需要通过合成氮源较多的产物来维持生长。
而当碳氮比较高时，微生物更倾向于合成碳源较多的产物，因为碳源相对较多，微生物可以通过合成碳源较多的产物来利用多余的碳源。
碳氮比对于微生物的生长和产物合成具有重要影响。
不同的碳氮比条件下，微生物对碳源和氮源的利用效率、代谢途径选择和产物合成选择都会有所差异。
因此，在微生物培养和工业发酵等领域中，合理调控碳氮比是促进微生物生长和产物合成的重要策略之一。
2012-阎-实验五或九-碳源氮源的利用实验-大肠杆菌生长曲线的测定
待测碳源底物
0.2％醋酸，1％葡萄糖，0.5％牛肉膏溶液 (正对照)
碳源底物有糖类、醇类、脂肪酸类、双羧酸类、有机酸类、氨 基酸类等。一般底物要求过滤除菌，糖醇类浓度为0.5％-1％， 其他为0.1％-0.2％
氮源实验基础培养基
KHPO4 1.36g CaCl2· 2O 0.1g Na2HPO4 2.13g 葡萄糖 10g 2H
一个典型的生长曲线分为延缓期、对数期、 稳定期和衰亡期四个时期
微生物数量的测定方法
稀释平板计数法 显微镜直接计数法 最大概率法
光电比浊法
稀释平板计数法
对样品稀释培养，据形成的菌落数计数。
优点：活菌计数方法，对设备要求不高。 缺点：操作复杂。
显微镜直接计数法
使用血球计数板在显微镜下直接计数。 优点：操作简便，计数直观。 缺点：计数结果为活细菌和死菌体的总和。
在600 nm波长下，用未接种的LB液体培 养基作空白对照，分别对培养了0、2、6、10、 14、18和22 h的大肠杆菌培养液，进行光电比 浊测定。对于高浓度的大肠杆菌培养液,要用 未接种的LB培养基进行稀释，使其吸光值不 超过1。 比色皿经蒸馏水清洗后，必须经待测样品润 洗。比色皿的毛面用吸水纸擦干，而光面只 能用吸水纸吸干，以免光面被划破。
2.样品测定
将参比溶液（未接种的LB液体培养基）以及 被测溶液倒入比色皿中。 打开样品室盖，将参比溶液放在样品架的第 一个槽位中，将被测溶液依次放入其它槽位。 将参比溶液推入光路，按100%T/OA键调满 度。 按 MODE ， 将 测 试 方 式 调 至 吸 光 度 方 式 （A）。此时,显示器显示“0.000”。 将被测溶液推入光路，显示器显示为被测样 品的吸光值。
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微生物对碳源与氮源的利用D0******* 生物技术李娜关键词：微生物碳循环氮循环二碳化合物的同化甲基营养型细菌的生理生化摘要：Calvin循环又称为Calvin-Benson循环、核酮糖二磷酸途径、还原性戊糖磷酸途径等。
特有酶：核酮糖二磷酸羧化酶、磷酸核酮糖激酶。
生物：绿色植物、蓝细菌、和多数光合细菌，硫细菌，铁细菌、硝化细菌等。
反应的三个阶段：羧化反应、还原反应、CO2受体再生阶段。
异养型CO2固定，二碳化合物的同化，途径有乙醛酸循环、甘油酸途径。
微生物固氮：自身固氮菌和联合固氮菌。
固氮微生物、固氮的生化机制、好氧固氮菌的氧毒害机制。
自养型CO2的固定Calvin循环、厌氧乙酰-CoA途径、逆向TCA循环途径、羟基丙酸途径、还原单羧酸循环。
异养型CO2的固定：Calvin循环又称为Calvi n-Benson循环、核酮糖二磷酸途径、还原性戊糖磷酸途径等。
特有酶：核酮糖二磷酸羧化酶、磷酸核酮糖激酶生物：绿色植物、蓝细菌、和多数光合细菌，硫细菌，铁细菌、硝化细菌等。
反应的三个阶段：羧化反应、还原反应、CO2受体再生阶段。
2.厌氧乙酰-CoA途径又称为活性乙酸途径，这是一条非循环的固定途径。
特色酶和关键酶：CO脱氢酶微生物：产乙酸菌、硫酸盐还原菌、产甲烷菌等化能自养细菌中。
反应的三个步骤：形成甲基，形成羧基，形成最终产物。
逆向TCA循环途径又称为还原性TCA循环。
特色酶和关键酶：柠檬酸裂合酶微生物：绿菌属的一些绿色硫细菌。
反应历程：反应逆着TCA循环进行，所用的多数酶都是TCA循环中的酶，只有在柠檬酸到草酰乙酸所用的酶是柠檬酸裂合酶。
羟基丙酸途径微生物：少数绿色硫细菌（Chloroflexus)（绿弯菌属）在以H 2或H2S作为电子供体时的一种CO2固定方机制。
关键步骤和关键酶：羟基丙酸的产生。
还原单羧酸循环微生物：克氏羧菌(Clostridium kluyveri)。
关键酶：丙酮酸合成酶和丙酮酸-甲酸裂解酶，该循环不需要ATP，只供给Fd ( red )就可运转。
Fd(red)是由H2或NADH提供电子而生成的。
目前已知，在克氏羧菌中有此循环。
同时认为光合细菌也有可能利用这个体系把CO2转换成甲酸。
如果这个反应能在光合细菌中得到证实，就将产生用简单的体系，以甲酸的形式蓄积光能。
异养型CO2固定：磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶它催化磷酸烯醇式丙酮酸生成草酰乙酸并产生无机磷酸。
磷酸烯醇式丙酮酸羧基激酶它催化磷酸烯醇式丙酮酸生成草酰乙酸，同时使ADP转为ATP。
磷酸烯醇式丙酮酸羧基转磷酸化酶它所催化的反应与2相同，但需要二碳酸和无机磷酸，后者本身能变成焦磷酸。
丙酮酸羧化酶它催化丙酮酸羧化成草酰乙酸，并使ATP转化成ADP和Pi，反应中还需要生物素。
苹果酸酶它催化丙酮酸还原羧化成苹果酸，NAD(P)H为供氢体。
异柠檬酸脱氢酶它催化a-酮戊二酸还原羧化成异柠檬酸，需要NAD(P)H。
产甲烷菌的生理生化：沼气发酵是一种极其复杂的微生物和化学过程，这一过程的发生和发展是五大类群微生物生命活动的结果。
它们是：发酵性细菌、产氢产乙酸菌、耗氢产乙酸菌、食氢产甲烷菌和食乙酸产甲烷菌。
这些微生物按照各自的营养需要，起着不同的物质转化作用。
从复杂有机物的降解，到甲烷的形成，就是由它们分工合作和相互作用而完成的。
在沼气发酵过程中，五大类群细菌构成一条食物链，从各类群细菌的生理代谢产物或它们的活动对发酵液酸碱度（p H）的影响来看，沼气发酵过程可分为:产酸阶段、产甲烷阶段。
前三群细菌的活动可使有机物形成各种有机酸，因此，将其统称为不产甲烷菌。
后二群细菌的活动可使各种有机酸转化成甲烷，因此，将其统称为产甲烷菌。
耗氢（同型）产乙酸菌它们能够将CO2和H2转化为乙酸。
一有双氢形成，这些细菌就迅速地将它除去，这时反应向右边进行，结果使NAD(P)H得以氧化成为NAD(P)和H2。
它们的存在不仅使这两个类群的细菌能够比较顺利地进行一级发酵，而且还促使了其它细菌的发酵，其中包括一群叫做专性质子还原菌的细菌.这些不同类群的细菌可以发酵乙醇、乳酸、琥珀酸、丙酸和丁酸，生成乙酸和H2。
甲基营养型细菌的生理生化:碳化合物的同化甲基营养型细菌的生理类型：异养甲基营养菌：除了还原态C1化合物之外，它们还能利用各种各样的多碳化合物生长，自养甲基营养菌：它们先将还原态C1生长基质氧化成为CO2，然后，再利用CO2生长。
有化能自养菌，光合细菌，甚至有兼性异养菌。
专性甲基营养菌：它们只利用还原态C1化合物生长，而且，在许多情况下只能利用其中的1种或者2种。
根瘤菌是化能异养微生物。
各种根瘤菌的生长速度不同，与豌豆、三叶草和菜豆共生的根瘤菌生长迅速，称为快生型根瘤菌。
一与大豆，豇豆共生的某些根瘤菌生长迟缓，称为慢生型根瘤菌。
快生型种类能够利用很多种糖类、多元醇和有机酸，最合适的碳源是葡萄糖、甘油、半乳糖、阿拉伯糖、果糖、甘露醇和蔗糖等。
慢生型种类对碳源要求较严格些，适合于利用五碳糖。
根瘤菌是好氧性微生物，进行深层培养时要通气。
但根瘤菌对环境的氧化还原电位要求不很高，生长中的根瘤菌最适宜的氧化还原电位为150-450mV。
蓝细菌与植物或真菌的共生有许多种蓝细菌能与植物或真菌形成共生体，有的固氮作用很强，在农业生产中具有重要的作用。
例如有一种固氮的红萍鱼腥藻( Anabaena azollae)生活在红萍小叶腹面的小腔中，形成共生体系，固氮效率很高，据计算这种红萍固氮率可达每年313kg/ha,因此红萍是一种很有价值的共生固氮体系。
地衣是蓝细菌与真菌共生形成的一种植物体。
地衣内的蓝细菌，只有念珠藻和眉藻，已用1 5N和乙炔还原法证明具有固氮作用。
自身固氮菌：自生固氮微生物在土壤中或在培养基中独立生活时都能固定分子态氮。
它们同植物等其它生物没有特异关系，所以把这类微生物对分子态氮的还原作用称为自生固氮作用。
自生固氮微生物只有在菌体生长过程中才有固氮作用。
所以，对于异养型自生固氮菌来说，必须提供大量碳氮比例高的有机质作为碳源和能源，才能有较高的固氮作用。
好氧自生固氮菌：研究最多的是固氮菌属(Azotobacter) ,它的各个种都是严格好氧性微生物，可是在氧化还原电位较高的环境中生长发育并不好。
生长繁殖最适宜的氧化还原电位为240-300mV，能够适应的范围是-90-450mV。
它们也只有在较低的氧分压下才有旺盛的固氮作用。
固氮菌广泛存在于温带土壤中。
贝氏固氮菌属、德氏固氮菌属、固氮单胞菌属、分枝杆菌属、氧化亚铁硫杆菌。
厌氧自生固氮菌：厌氧固氮菌属于梭菌属，如巴氏梭菌、丁酸梭菌、丙酮丁醇梭菌。
兼厌氧性自生固氮菌：这一群固氮细菌包括肠细菌科的一些属、种和芽孢杆菌属的一些种，它们在好氧和厌氧条件一下都能生长。
但是只在厌氧条件下或低氧分压条件下固氮。
如肺炎克氏杆菌，埃氏杆菌，肠细菌。
光合固氮菌：大多数的光合微生物(包括光合细菌和蓝细菌)都具有固氮的能力。
如红螺菌属的深红螺菌、紫硫菌属的微小紫硫菌。
绿硫菌属的一些种也有固氮能力。
蓝细菌(即蓝藻)的种类很多，约有八千多种，但具有固氮能力的仅有40多种。
从分类学上看，它们多属于念珠藻目(如项圈藻、念珠藻、眉藻等)和多列藻目。
这些固氮蓝细菌大多数都是有异形胞的多细胞丝状蓝藻，在异形胞中进行固氮作用。
一般的营养细胞只有在无氧条件下才有固氮酶活性。
氮素转化循环和调控是陆地生态系统物质循环研究领域的前沿课题之一,在生态环境和农业方面具有重要的意义。
氮肥高效利用调控实际上就是对土壤氮素微生物转化过程的调控,加强土壤中有机碳的截获以及改善有机碳活性,是提高土壤氮素和氮肥利用率的关键。
本项研究选用三种活性不同的碳源和两种氮素肥料分别掺入土壤,通过测定不同土壤在培养期间NH4+-N、NO3--N和微生物量氮的变化,来研究不同活性碳源对土壤氮素转化的影响,为提高农业生产中土壤氮素的利用效率提供理论依据和指导建议。
研究结果表明:微生物对氮的固持特征显著受到碳源活性和数量的影响。
碳源的添加为微生物提供了足够的能量,土壤微生物新陈代谢速率加快,能够更快地利用外加N源向微生物量氮转化。
碳源的供给在明显提高土壤微生物的活性的同时,显著降低了无机态N在土壤中的积累,因此通过外加C源的调控,起到了定向调控N素转化过程的目的,降低了无机氮肥损失的风险。
微生物对不同种类N源的利用具有一定选择性,土壤微生物优先利用N H4+-N。
微生物在进行自身物质合成时,不仅需要足够的碳源供给其能量,同时需要N源建造自身,只有在碳源和氮源均较充足的情况下,微生物才能保持较高的活性快速的对外加N源进行利用,因此C源和N源供给的平衡原则是土壤微生物高活性的重要保证。
有机物料种类对微生物固持外加N素影响显著,高C/N的有机物料使微生物对外加氮源的固持高于低C/N的有机物料。
和葡萄糖为碳源的培养相比,有机物料培养条件下微生物量氮显著降低,可见,碳源的可利用性较低大为降低减弱了微生物对外源无机氮素的同化。
碳源的可利用性是影响合成微生物量氮的关键因素。
农业生产中经常将各种农作物残茬还田,而这必然会对农业土壤氮素的转化与利用产生深刻的影响,根据上述研究结果,我们认为C3作物残茬还田会对土壤氮素产生积极的影响,而在C4作物残茬还田的时候,应少量添加氮肥,合理调整C素与N素施用量比例,增加N素微生物固持量,提高N肥利用率。