生物固氮原理、应用及研究进展
生物固氮原理、应用和研究进展
生物固氮的原理、应用及研究进展摘要：生物固氮是自然生态系统中氮的主要来源全球生物固氮的量是巨大的，海洋生态系统每年生物固氮量在四百万吨到两千万吨，陆地生态系统生物固氮量在九百万吨到一千三百万吨，而工业固氮量在世纪年代中期每年约为一千三百万吨。
可见，生物固氮在农林业生产和氮素生态系统平衡中的作用很大我国农民利用豆科植物固氮肥田历史悠长，直至现在仍保留着豆科植物和非豆科植物轮作套作和间作等耕作制度国外也十分重视固氮生物在农业中的作用。
关键词：生物固氮；联合固氮菌；自生固氮菌一、生物固氮的原理1982年，Postage 以肺炎克氏菌为例提出一个固氮酶催化机理模式，至今仍被广泛采用其总反应式为：N2 + 6H+ + nMg-ATP +6e-(酶)→2NH3+nMg-ADP+nPi固氮微生物的固氮过程是在细胞内固氮酶的催化作用下进行的不同固氮微生物的固氮酶，其催化作用的情况基本相同在固氮酶将还原成的过程中，需要e和H+，还需要ATP提供能量生物固氮的过程十分复杂[1]，简单地说，即在ATP提供能量的情况下，e和H+通过固氮酶传递给N2，使它们还原成NH3，而乙炔和N2具有类似的接受e还原成乙烯的能力。
二、固氮微生物的种类固氮微生物多种多样，不同的划分标准满足了不同的要求。
从它们的生物固氮形式来分，有自生固氮、联合固氮、和共生固氮3种。
①自生固氮微生物是指能够在自由生活状态下固氮的微生物总称。
在自然界，自生固氮微生物种类很多，分散地分布在细菌和蓝细菌的不同科、属和不同的生理群中；并大致可以分为光合细菌和非光合细菌两类。
前者如红螺菌、红硫细菌和绿硫细菌等，其中的某些种类可与其它微生物联合而相互有利；后者的种类很多。
根据非光合细菌的自生固氮菌对氧的需求，可以分为厌氧的细菌如梭状芽胞杆菌[2]；需氧细菌如自生固氮菌、贝捷林克氏固氮菌、固氮螺菌等；以及兼性细菌如多粘芽胞杆菌、克鲁伯氏杆菌、肠杆菌等。
自生固氮微生物中的某些种类，在有些情况下可以与植物进行联合固氮。
生物固氮的研究进展及发展趋势
生物固氮的研究进展及发展趋势
生物固氮是一种自然界中重要的氮循环过程，其在农业和生态系统中具有重要的意义。
研究生物固氮的进展以及未来的发展趋势，对于提高农作物产量、节约化肥资源、增加土壤肥力以及保护环境都具有重大意义。
近年来，生物固氮的研究取得了一系列重要的进展。
首先，对于固氮微生物群落结构和功能的理解不断深化。
通过使用分子生物学技术，可以快速检测和鉴定土壤和根际中的固氮微生物，了解它们的多样性和分布情况。
此外，通过基因组学和转录组学等方法，可以深入研究固氮微生物的基因表达和代谢途径，进一步揭示其固氮机制。
其次，关于如何提高固氮效率的研究也取得了进展。
通过选择性培育具有高效固氮能力的微生物或植物品种，可以显著提高固氮效率。
同时，研究表明，与其他生物有机肥料和化学肥料的联合使用可以进一步提高固氮效率。
此外，通过调控固氮微生物与宿主植物的共生关系，可以提高植物对固氮微生物的利用效率。
在生物固氮的未来发展中，一方面，研究人员将继续深入探索固氮微生物的多样性和功能，通过开展元基因组学和功能基因组学研究，预期会发现更多新的固氮微生物。
另一方面，研究人员将努力开发新的技术和方法，以提高固氮效率。
例如，通过基因编辑和代谢工程等手段，改良固氮微生物的代谢途径和固氮酶的催化效率。
此外，研究人员还将关注固氮微生物与植物之间的信号交流和共生调控机制，以更好地控制和利用生物固氮过程。
综上所述，生物固氮研究取得了不少进展，并且未来的发展趋势也比较明确。
通过深入研究固氮微生物群落结构和功能，以及努力提高固氮效率，我们有望实现更加可持续和高效的氮肥利用，在农业生产和环境保护中发挥重要作用。
生物固氮过程和应用
生物固氮过程和应用氮是构成蛋白质和核酸的重要元素，是生命体内不可或缺的元素之一。
然而，氮气在大气中占据了丰富的比例，但植物很难吸收和利用它。
因此，生物固氮过程成为很重要的植物补充氮元素的来源之一。
本文将讨论生物固氮基本过程和应用。
生物固氮基本过程生物固氮是指通过某些微生物将大气中的氮气还原成有机氮的过程。
这种过程主要由几种微生物完成，例如Trichodesmium、Azotobacter和Rhizobium等。
这些微生物能够换气产生ATP（三磷酸腺苷），并且在 ATP 的作用下将氮气固定成为氨。
下面是生物固氮的基本过程：1. 大气氮气被微生物吸附，并转化为氨。
这种过程主要是通过氮酸还原酶完成的。
2. 氨被转化为有机氮，例如蛋白质和核酸。
3. 微生物将转化后的有机氮释放到周围环境中，并且被植物吸收。
这种固氮机制有助于刺激微生物的生长和代谢，从而有助于提高森林和农作物的生长和产量。
生物固氮的应用生物固氮技术一般涉及将与植物硬皮虫有共生关系的Rhizobium菌株与植物共生，以便增加它们的氮素含量。
这个共生过程需要在土壤中发生，并且需要适当的氧气和水分。
当植物的根系将生长在含有适当氧气和水分的土壤中时，它的共生物能够产生大量的氨，供给植物进行蛋白质、核酸等有机物质合成。
生物固氮技术能够提高空气肥力和土壤肥力，有助于提高农作物、草地和森林生长的品质和数量。
此外，生物固氮技术也是环境友好和可持续的农业生产方式。
总结生物固氮过程是一个复杂的过程，由多个微生物和植物共同完成。
它是一种重要的氮培育方式，有助于稳定粮食供应，也为环境持续可持续发展提供了良好的手段和工具。
未来的展望和研究应该集中在更有效的生物固氮方法和技术开发上。
生物固氮技术在农业发展中的应用
生物固氮技术在农业发展中的应用生物固氮技术是一种利用生物体将空气中的氮气转化为可用氮源的技术。
氮素是植物生长和发育的关键元素，但是空气中的氮气不能被大部分植物直接利用，因此需要通过化学合成或者其他途径将氮转化为可用的形式，以提高农作物的产量和品质。
但是传统的氮肥使用存在很多问题，如氮肥的价格昂贵、对环境污染严重、对农作物生长的负面影响等。
与此相比，生物固氮技术则具有成本低、无污染、有利于土壤健康等优点，因此被越来越多的人关注和应用。
生物固氮技术主要通过利用植物与一些对氮气固定能力较强的微生物一起生长来实现。
这些微生物包括一些根瘤菌、蓝藻、细菌等。
这些微生物在植物根际中寄生，可以将空气中的氮气转化为氨等可用态氮，供植物吸收利用。
其中，根瘤菌通过与豆科植物的根系共生，形成根瘤，这些根瘤中包含有能够固定氮气的Rhizobia 细菌。
与此同时，细胞内的氮酸还能使植物形成更多的根系和分支，促进植物的生长发育。
这样一来，可以降低或者完全替代化学氮肥的使用，减轻了化学肥料对土壤的损伤和对环境的危害，保护了土壤和水资源的健康，同时还可以提高农作物的产量和品质。
实际上，生物固氮技术早在上世纪初就被人们开始重视和研究。
如今，生物固氮技术已经得到了广泛的应用。
在农业方面，生物固氮技术的应用已经涉及了农田、果园、蔬菜、林业等领域。
比如说，带毛豆和黑豆等豆科作物就被广泛地用于农业生产中。
在林业方面，还可以通过根瘤菌的共生来改良林木，提高林木的生长速度和质量。
这些应用不仅可以提高农作物的产量和品质，而且还可以保护土壤和水资源的健康。
此外，生物固氮技术还可以应用于城乡环境治理。
在城镇化进程中，城市化和工业化普遍存在着土地资源的大量占用和污染，而生物固氮可以改善土壤质地和结构，为环保提供多样化的可持续方案。
如广泛被作为生态环境治理手段的旱地固沙防护，就是通过林木的生长和根瘤菌的共生，使其能够在干燥贫瘠的地区生存，以此达到减轻土地沙化和土地退化等环境问题的治理。
生物固氮的机理和技术应用
生物固氮的机理和技术应用氮素是计量生产的关键营养元素，也是造林、草场恢复的重要因素，但是土壤中的氮素只有小部分可被植物利用。
过去农业生产主要是通过化肥来解决氮素的缺乏，但这种方法不但成本高，还造成了对环境的污染。
另一种途径是生物固氮，它是指通过植物和微生物之间的相互作用，将空气中的氮转化为可被植物直接吸收利用的形式，从而供给自身所需的氮素。
本文将讨论生物固氮的机理和技术应用。
一、生物固氮的机理1. 植物与根瘤菌固氮土壤中有些植物可以与一些异养生物联合作用，促进氮的固定。
爪哇山豆（Leucaena leucocephala）、三叶豆（Phaseolus vulgaris L.），以及绿豆（Vigna radiata L.）等均为优秀的固氮植物。
与其在根部共生的土壤细菌有不固氮根瘤菌（Rhizobia）和豆科紫花苜蓿（Medicago sativa L.）共生的心形根瘤菌（Sinorhizobium meliloti）等菌类。
这些菌类能够与寄主植物交换氢离子（H+）和酸的化合物，同时分泌出根瘤素等激素，使根瘤的细胞分裂迅速、增大和形成诸如根瘤的结构。
在根瘤内，存在大量的生命活动和固氮过程。
2. 土壤微生物固氮除了植物和根瘤菌的相互作用外，在土壤中还有如古菌等微生物参与的固氮过程。
如，土壤富营养微生物（Azotobacter）是一种自由生活在土壤中、二氧化碳为碳源的固氮菌，能利用土壤中的有机物进行固氮。
还有一类蓝细菌能够在水中或土壤中独立地进行固氮，其调控机制与根瘤微生物不同，在微生物固氮中具有重要的地位。
二、生物固氮的技术应用1. 植物-根瘤菌技术植物和根瘤菌具有广泛的适应性、成本低廉、安全环保等优点，被广泛应用于生态农业、林果、城市绿地等方面。
可以通过优化菌苗的筛选和接种等措施使固氮效果得到更好的发挥。
例如，澳大利亚生物技术公司Inoculink的固氮菌菌苗，能提高植物抗逆能力和生长性状，增加植物产量，同时也具有复合菌菌种数更多、存活性更强等特点。
生物固氮技术的应用与前景
生物固氮技术的应用与前景生物固氮技术，是指利用某些微生物或植物，通过固氮作用将空气中的氮气转化为植物可利用的氨基氮而形成一种新型的农业技术。
在农业生产中，应用生物固氮技术可以有效地提高土壤肥力，促进作物的生长与发育，减少农民施肥成本，改善农业生态环境等，因此被广泛地应用于农业生产中，具有广阔的发展前景。
一、生物固氮技术的应用生物固氮技术的应用非常广泛，主要应用于三大领域，具体如下：1.农业领域生物固氮技术的运用，可以改善土壤肥力，增加农田的生物量，提高农产品的产量和品质。
通过种植草坪、绿肥、豆科作物等来增加土壤中的氨基氮含量，不仅可以提高作物的产量，同时也可以降低农民的施肥成本，减轻农民的负担，特别是对一些贫困地区的农民来说，生物固氮技术的应用意义更加重大。
2.环境保护领域生物固氮技术的应用还可以改善环境。
农业生产中过度使用化肥，会导致土地肥力下降，同时化肥还会污染地下水，污染环境。
利用生物固氮技术来提高土地肥力，可以有效地减少化肥的使用量，从而降低化肥对环境的污染。
3.生态修复领域利用生物固氮技术进行退化土地的修复，可以恢复土地的肥力，提高土地的西质，使得荒地成为有生命力的耕地。
同时，种植豆科作物还可以增加土壤有机质和微生物数量，改善土壤生态环境。
二、生物固氮技术的前景生物固氮技术在未来的发展中，将会有以下几个方面的发展趋势：1. 应用广泛程度还会进一步提升。
生物固氮技术虽然已经得到了广泛运用，但是在很多地区，尤其是发展中国家农村地区，生物固氮技术还没有得到充分的应用。
未来，生物固氮技术的应用范围还会进一步扩大。
2.技术手段不断创新。
生物固氮技术目前已经在很多方面取得了显著进展，但是目前仍存在着一些技术的不足之处。
未来，生物固氮技术的研究人员将继续创新技术，提高技术的精度、高效性和环境友好性。
3.绿色农业的快速发展。
随着人们对于环境污染和食品安全的重视，绿色农业的快速发展，成为未来农业发展的重要趋势。
生物固氮测定方法研究进展word
生物固氮测定方法研究进展2016051848 黄鹏摘要:对生物固氮测定的方法乙炔还原法(A R A)、15N同位素稀释法(I D)、、非同位素法、全氮差值法和酰脲估测法进行综述,并评述了其引起误差的因素和测定结果的准确性。
关键词:生物固氮;固氮量;测定;方法目前,固氮测定技术对于生物固氮研究是十分重要的。
随着研究的深入,固氮测定技术也不断地向准确、可靠、操作简便的方向发展。
生物固氮测定方法主要有乙炔还原法、、15N同位素稀释法、非同位素法、全氮差值法和酰脲估测法等。
为便于更好研究生物固氮, 本文主要介绍常用的几种测定方法以及它们的优缺点,以供参考。
1乙炔还原法始于20世纪60 年代, 目前被广泛应用,根据固氮酶具有还原分子氮或利用其他底物的能力,使乙炔还原为乙烯,作为固氮的间接测定。
从植物根际分离的纯培养物分别接种于盛有无氮半固体培养基的血清小瓶中,置于28 ～30 ℃培养箱中培养48 h ,将血清小瓶瓶盖在无菌条件下换成橡胶塞,用无菌注射器抽出10 %的气体, 每瓶注1 mL C2H4,,再置于28 ～30 ℃下培养24 ～48 h。
用无菌注射器从瓶种抽取混合气体0 .2 m L 注入气相色谱仪(GC)进样柱中, 测定C2H4含量。
其中,以不接种菌注有C2H2的血清小瓶为对照, 重复 3 次。
从显示屏上C2H2、C2H4峰值判定有无C2H4的产生以确定其固氮性能, 按下式计算其固氮酶活性大小。
A RA =（实际C2H4峰面积×标准气含量×血清小瓶容积∕（标准气峰面积×进样量×培养时间×样品量）。
主要仪器：SP一02型气相色谱仪和氢离子化鉴定器。
该方法优点是灵敏度高,操作较简单,速度快、费用较低,可快速确认固氮作用的存在与否。
并通过还原乙炔活性的强弱，推算出植物——— 固氮菌联合体的固氮量、适应范围广,可以离体,也可以整株活体连续测定或原位测定。
固氮细菌生理生态的研究进展
固氮细菌生理生态的研究进展氮是构成蛋白质、核酸等生命基础物质的重要元素，也是植物生长发育不可缺少的营养元素。
然而，氮在自然界中主要以氮气（N2）的形式存在，植物无法直接利用氮气中的氮原子，需要将氮气还原为植物可用的氨（NH3）或氮化物根离子（如NH4+）。
这一过程被称作“生物固氮”。
生物固氮的过程中，最重要的是固氮细菌。
固氮细菌是指通过固氮进程，将空气中的氮转化成为可由植物吸收的氨的一类细菌。
这些细菌的固氮能力极强，可以根据类型和生境的不同产生不同的酶，这些酶都是在极端条件下生长并繁殖的适应性。
例如在地球上最温暖、最酷热和最寒冷的环境中，都能发现具有固氮能力的微生物，并且它们在这些极端环境中的生存方式具有独特的适应性。
随着生态学和分子生物学技术的不断发展，固氮细菌在环境保护、农业生产和氮循环等领域的应用越来越广泛。
本文将从固氮细菌分类学、固氮调控机制、固氮途径和固氮进程的影响等方面，综述固氮细菌的生理生态研究进展。
一、固氮细菌的分类学固氮细菌因其固氮能力，被广泛分布于土壤、水体、植物根际等环境中，可分为泛固氮菌和共生固氮菌。
泛固氮菌主要存在于泥炭地、水稻田和湖泊等环境中，能够利用自由氧进行固氮。
共生固氮菌则与植物根部建立共生关系，对植物的生长发育和免疫系统发挥重要作用。
根据其在植物根际内的表现形式，共生固氮菌又可以分为根结固氮菌和非根结固氮菌两类。
根结固氮菌能形成在植物根部内的根瘤，细菌以根瘤为代价向植物提供固氮产物，植物则向其提供影响固氮途径的信号分子和营养物质等，是典型的共生关系。
而非根结固氮菌则是利用植物根际微生态的营养资源，向植物提供固氮物质，没有根瘤的形成以及植物的察觉。
固氮细菌的分类主要根据其代谢特性和形态结构等方面，同时还会应用分子系统学技术对细菌的遗传关系及种类重要性进行鉴定。
通过分类学研究，不仅可以系统地了解固氮细菌的地理分布和生物多样性，还能够为固氮细菌的在农业和生态环境方面的应用提供科学基础。
固氮菌的生产应用现状及研究方向[整理]
固氮菌的生产应用现状及研究方向前言：固氮菌可以增加作物的产量，在农业生产中具有重要的作用。
目前应用最多的主要是根瘤菌，生物固氮越来越受到重视，它将向更深更远的方向发展。
population can increase the plant's output in agriculture has an important role. at present, the most applied largely root nodule truffles, and biological nitrogen fixation more attention, it will more further developed.引言：固氮作用是将空气中的氮气固定成氨。
人类与许多其它生物一样需要氮素作为合成蛋白质的原料，但不能自我合成有机氮。
虽然空气中有78%是氮气，但是绝大多数生物不能直接利用空气中的氮气。
关键词：固氮菌生产根瘤菌应用研究方向这里所说的固氮菌类肥料是指以自生固氮和联合固氮微生物菌生产出来的固氮菌类肥料生产中以联合固氮菌肥为。
这是由于联合固氮体系存在广泛，特异性不强，应用的范围；它的不足之处是作物与微生物只是松散的联合，它们之间没有形成共生的组织结构，因此固氮的活动容易受许多条件的制约。
例如，环境中速效氮含量高时，固氮活动受到抑制，有些芽胞细菌在有氧情况下常常停止1应用基础此类微生物肥料在生产实践中应用不少，其原因是除了它们能固定一定量的氮以外，这些微生物当中的许多菌株在生长繁殖过程中，它们能够产生多种植物激素类物质，促进作物生长。
2目前，用于生产此类微生物肥料的菌种主要有：园褐固氮菌或称为褐球固氮菌(Azotobacter chroococum)；棕色固氮菌亦称维涅兰德固氮菌(Azotobacter chroococum)；德氏拜叶林克氏固氮菌(Beijerinckia derxii)和克氏杆菌属(Klebsiella spp.)、肠道杆菌属(Enterobacter spp.)及产碱菌属(Alcaligenes spp.)中的某些菌种。
生物固氮技术在农业中的应用
生物固氮技术在农业中的应用生物固氮技术是一种将大气中的氮气转化为可以被植物利用的形式，从而提高土壤肥力和植物生长的技术。
随着人们对可持续农业的需求不断增加，生物固氮技术在农业中的应用逐渐受到关注。
一、生物固氮技术的原理和分类生物固氮技术是利用微生物将大气中的氮气转化为植物可吸收的氨态氮或硝态氮。
微生物通常是一些氮固氮菌，它们生长在植物根际或者土壤中，利用大气中的氮气进行固氮作用。
生物固氮技术可分为天然固氮和人工固氮两大类。
天然固氮包括在细菌和植物之间的固氮共生关系、植物对土壤中自由氮固氮菌的利用等，而人工固氮主要指的是利用人工手段增加土壤内氮固氮菌的数量或者引入天然的氮固氮菌来提高农业产量。
二、生物固氮技术在农业中的应用1.作物肥料作为农业生产的重要组成部分，肥料不仅关系到农产品的质量和产量，而且直接影响着生态环境的保护和持续发展。
生物固氮技术的应用使得农民们可以通过人工手段引入氮固氮菌，使土壤中的氮素供应增加并保持长期的肥力，从而提高作物的净产量和品质。
2.增加农产品产值在农业生产中，生物固氮技术的应用可以修改作物生产的方案，使得农作物在吸收氮素的同时，也吸收相应的固定内部铁、锌、硒等成分，增加对营养的吸收和吸附，从而使农产品产值水平相应提高。
3.调节土壤酸碱度生物固氮技术的应用还可以通过微生物的酶作用来调节土壤酸碱度，以及促进土壤中微生物的丰富性，使得细菌、真菌、放线菌和蓝细菌等微生物生态系统的平衡，减轻土壤的酸化和盐化的现象，保持土壤的生命力，延长土壤的使用寿命。
4.减轻化肥使用随着生物固氮技术的应用，农产品的净产量和品质显著提高，化肥使用的量也随之减少。
由于生物固氮技术可以转换大气中的氮气，从而提高土壤的肥力。
因此，在实际应用过程中，可以逐渐减少化肥的用量，减少对环境的影响，节约生产成本。
三、生物固氮技术应用的前景生物固氮技术是农业生产的重要组成部分，其应用前景十分广阔。
在当前的农业科技发展环境下，生物固氮技术正在得到更广泛的应用。
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生物固氮的原理、应用及研究进展摘要：生物固氮是自然生态系统中氮的主要来源全球生物固氮的量是巨大的，海洋生态系统每年生物固氮量在四百万吨到两千万吨，陆地生态系统生物固氮量在九百万吨到一千三百万吨，而工业固氮量在世纪年代中期每年约为一千三百万吨。
可见，生物固氮在农林业生产和氮素生态系统平衡中的作用很大我国农民利用豆科植物固氮肥田历史悠长，直至现在仍保留着豆科植物和非豆科植物轮作套作和间作等耕作制度国外也十分重视固氮生物在农业中的作用。
关键词：生物固氮；联合固氮菌；自生固氮菌一、生物固氮的原理1982年，Postage 以肺炎克氏菌为例提出一个固氮酶催化机理模式，至今仍被广泛采用其总反应式为：N2 + 6H+ + nMg-ATP +6e-(酶)→2NH3+nMg-ADP+nPi 固氮微生物的固氮过程是在细胞内固氮酶的催化作用下进行的不同固氮微生物的固氮酶，其催化作用的情况基本相同在固氮酶将还原成的过程中，需要e和H+，还需要ATP提供能量生物固氮的过程十分复杂[1]，简单地说，即在ATP提供能量的情况下，e和H+通过固氮酶传递给N2，使它们还原成NH3，而乙炔和N2具有类似的接受e还原成乙烯的能力。
二、固氮微生物的种类固氮微生物多种多样，不同的划分标准满足了不同的要求。
从它们的生物固氮形式来分，有自生固氮、联合固氮、和共生固氮3种。
①自生固氮微生物是指能够在自由生活状态下固氮的微生物总称。
在自然界，自生固氮微生物种类很多，分散地分布在细菌和蓝细菌的不同科、属和不同的生理群中；并大致可以分为光合细菌和非光合细菌两类。
前者如红螺菌、红硫细菌和绿硫细菌等，其中的某些种类可与其它微生物联合而相互有利；后者的种类很多。
根据非光合细菌的自生固氮菌对氧的需求，可以分为厌氧的细菌如梭状芽胞杆菌[2]；需氧细菌如自生固氮菌、贝捷林克氏固氮菌、固氮螺菌等；以及兼性细菌如多粘芽胞杆菌、克鲁伯氏杆菌、肠杆菌等。
自生固氮微生物中的某些种类，在有些情况下可以与植物进行联合固氮。
一般地，自生固氮微生物固定的氮素满足本身生长繁殖需要以后就不再固氮了，多余的氮反过来会抑制它们自身的固氮系统。
同时，它们固氮效率也比较低。
据测定，每消耗1克碳水化合物，自生固氮微生物固定10毫克氮，而共生固氮的根瘤菌则可以固定270毫克氮。
所以，这个类群的微生物从固氮量的角度衡量，对作物的氮素供应的贡献并非很大。
许多试验结果证明，这类微生物所产生的各种激素和其它活性物质是促进作物生长的主要因素之一。
②联合固氮微生物有些自生固氮微生物在特定植物根际环境中生长、繁殖比非根际土壤中旺盛得多，这是由于植物根系的分泌物和脱落物提供能源物质，固氮微生物利用这些能源物质生活和固氮，这种互利关系称之为联合固氮。
联合固氮体系最先是在雀稗和雀稗固氮菌之间发现，后来发现小麦、水稻和C4作物如甘蔗、玉米、高粱等禾本科植物亦存在联合固氮体系。
能够进行联合固氮的微生物种类较多，似乎没有什么特异性[2,3]，有些微生物既可以在自生条件下进行自生固氮作用，又能在田间与一些禾本科作物进行联合固氮作用。
已经报道过的联合固氮的主要微生物种类有：浸麻芽胞杆菌、多粘芽胞杆菌、巴西固氮螺菌、含脂固氮螺菌、克鲁伯氏杆菌、阴沟肠杆菌、产气肠杆菌和粪产碱杆菌等。
与共生固氮相比，联合固氮微生物与植物之间的关系不紧密，双方也没有共同的组织结构，因而固氮效率也不可能高。
目前，对于联合固氮体系的固氮量很难有一个比较准确的估计，一般认为每亩地每年约为0.5～1斤纯氮。
③共生固氮微生物是指能与宿主植物形成特定固氮组织结构的一类微生物。
它们彼此生活在一起，植物向微生物提供光合产物供微生物固氮需要，微生物则向植物提供氮素营养，双方互相有利。
以豆科植物--根瘤菌共生体系来说，由于有根瘤组织作为它们的共生结构，共生效率是最高的。
其原因是这种共生体系满足了上述所说的生物固氮的条件。
已知的比较清楚的共生体系除了豆科植物--根瘤菌共生体系外，还有非豆科植物--固氮放线菌体系和红萍--固氮蓝藻共生体系。
与相应的豆科植物共生固氮的根瘤菌很多，迄今从豆科植物根瘤中分离出来并进行过研究的约有100多种，在生产上应用的种类不足1/5。
在分类上确定了分类地位的现在有5个属，它们分别是：根瘤菌属、慢生根瘤菌属、中华根瘤菌属、固氮根瘤菌属和中慢生根瘤菌属。
每个根瘤菌属包括至少1个种。
和上述的自生固氮和联合固氮比较，共生固氮效率高，固氮量多，对于人类的意义和农牧业生产的作用也最大[4]。
迄今研究最为清楚、应用最多的是豆科植物根瘤菌共生固氮体系，据测定，一般每年每亩固定纯氮约为13.3公斤，约折合每亩地每年固定标准化肥130斤，且几乎全部被利用。
三、当前生物固氮的主要研究方法有哪些在固氮生物研究中，最经典的测定技术是凯氏定氮法其后，由于同位素示踪法的出现，采用了15N示踪法测定固氮量，比凯氏法的灵敏度提高1000倍。
1966年以来，应用乙炔还原法测定固氮酶活性是生物固氮研究中的一大突破，这一革新把生物固氮研究推向了一个新的阶段其灵敏度比15N示踪法还要高1000倍，而且方法简单速度快，适于生物固氮方面研究，氮累计法该方法在生物固氮早期研究中成功运用过，但准确率较低。
示踪法：在固氮研究中，目前15N稳定性同位素被认为是最有效而实用的工具。
15N示踪法的灵敏度比常规凯氏定氮法高1000倍，且不需校正因子但其缺点是：（1）15N的价格较昂贵，需用较为复杂的质谱仪测定；（2）测定的手续较繁琐，不易准确定量；（3）其灵敏度较乙炔还原法低1000倍。
该方法是用塑料袋先将植物封住，抽出里面的空气，导入高丰度的15N，经过一段时间后取出样本，用凯氏定氮法消化蒸馏，用Hg2+或CUSO4作催化剂，把15N转化为15NH4，在高真空中用次溴酸盐将15NH4转化为15N2，直接导入质谱仪中进行分析[5]。
同位素稀释法：同位素稀释质谱法是通过同位素丰度的精确质谱测量和所加入稀释剂的准确称量，求得待测样品中某元素的绝对量，有效地把元素的化学分析转变为同位素测量，因此具有同位素质谱测量的高精度和化学计量的高准确度但其缺点非常明显：（1）需要浓缩同位素，成本高；（2）样品制备复杂，花费时间长，易受污染乙炔还原法1966年，R Schoollhorn和R H Burris以及澳大利亚Murdoch大学的MJDilworth发现固氮酶可以使乙炔还原为另一种气体---乙烯年等用这种方法对自生固氮菌固氮酶提取液大豆根瘤等做了测定也对大豆根瘤进行了测定1968年，乙炔还原法测定活性已成为国际上固氮研究中最重要的测定技术乙炔还原法灵敏度高，比示踪法高1000倍，而且方法简单速度快除此之外，它还可进行生物固氮各方面的研究如自生固氮菌细胞或酶的提取液豆科或非豆科根瘤藻类禾本科植物根际联合固氮等等它可以离体测定，也可以整株活体连续测定或原位测定该方法是将待测材料置于容器中，注满乙炔，反应一定时间后，用气相色谱仪测定乙烯的生成量，以单位时间内一定量样品所产生的乙烯量来表示固氮酶活性此法速度快，灵敏度高这一方法的建立使生物氮研究方法取得了重要突破[6,7,8]。
15N自然丰度法：自确定用大气中15N丰度作为的标准自然丰度以来，利用固氮植物和非固氮植物利用有效氮源的不同而形成的植物15N丰度的差异来测定生物固氮量，已逐渐成为一种应用范围较广的定量研究生物固氮手段，即自然丰度法这是目前国际上日益受到重视的一种方法，精度和同位素稀释法接近，但成本便宜。
四、联合固氮菌目前的研究进展及未来研究方向联合固氮菌是固氮生物中重要的类群，在为植物特别是粮食作物提供氮素、降低化肥用量、减少环境污染、维持生态平衡和促进农业可持续发展等方面发挥着重要作用，并因此成为国内外学者研究的热点。
由于联合固氮细菌与植物之间是一种松散的结合，未能形成稳定的共生结构，因而受根际土壤因素的影响较大，这也给联合固氮菌的研究带来一些困难。
目前联合固氮作用研究主要有以下方面:①联合固氮菌的鉴定及其在植物根部的定位观察。
②对联合固氮体系建立过程中的形成机理和根际微生态系统中植物、土壤和细菌三者间的作用机理的阐明。
③由于结合态氮是抑制固定大气氮的主要因素，如何获得能高效固氮的耐铵型菌株是亟待解决的问题之一[9]。
④联合固氮菌之间的相互关系及协同作用。
⑤将联合固氮菌引入禾本科植物根内，诱导植物形成固氮根瘤。
⑥固氮能源的供给及组成。
虽然联合固氮的固氮效应不及共生固氮高，但其分布广，受益作物多，因此对于非豆科植物而言[11,12]，联合固氮可能成为将来农、林、牧业中潜在的稳定氮源，其生态意义和经济效益都是不可低估的。
五、自生固氮菌目前的研究进展及未来研究方向有些高等植物与菌根真菌共生形成菌根，非豆科固氮植物固氮能力强，是陆地生态系统中重要的供氮系统，植物内生菌与寄主植物在长期的共同进化过程中形成共生关系[13]。
它们通过固氮作用，产生生理活性物质促进宿主对环境的适应，在农业中具有重要的应用潜力。
近年来，在甘蔗、玉米中发现了多种具有固氮功能的内生细菌，引起了学术界的高度关注。
这一发现不仅对生物固氮调控有重要意义，也是对基因表达调控的基础研究中的一项重要贡献。
它为进一步研究光合和固氮之间的联系，提供了理论基础。
如果固氮微生物体内具有氢酶，可以吸收氢产生的能量。
这样，就能提高其固氮效率而增加产量。
目前，利用基因工程技术转移固氮基因从而使植物表达固氮作用已成为一项世界性的战略课题。
许多国家的科学家都在运用现代生物技术从事固氮菌的固氮机理和转移微生物固氮能力等各方面的研究，展现固氮菌生物固氮的前景。
针对目前固氮菌研究中存在的问题，目前关于固氮菌的发展主要集中在以下几个方面[14]：1、改进现有固氮微生物的固氮效率改变固氮酶作用中的放氢耗能反应。
由于固氮作用要消耗一定的能量，即消耗了植物光合作用的产物。
因此可以设想，应用基因工程手段，组建菌株，使释放的能量再用于固氮酶的固氮作用[8]。
培养菌株，解除抑制固氮酶合成，使固氮菌环境中能结瘤固氮。
2、利用生物工程技术，构建新的固氮微生物原核生物间的遗传性能转移是比较容易的。
应用质粒转移培育高效固氮的根际细菌群，开辟根际细菌转人固氮质粒的研究[15,16]。
3、建立新的共生固氮体系共生固氮体系是生物界中最有效的固氮组合。
固氮作用所需要的能量来自宿主植物的光合作用。
固氮产物直接为宿主的氮素营养，共生的两方面相互有利，相互支持。
但是，对农、林和牧业生产有价值的共生固氮体系，在自然界中仅限于少数微生物与有限的豆科植物共生。
研究扩大根瘤菌的共生范围，使能在其它植物上结瘤固氮。
或将固氮基因导入高等植物细胞，创建能固氮的高等植物，自给氮素营养的植物类型是非常有意义的。
4、加强固氮菌遗传工程的研究从目前的研究现状来看，试图通过基因工程将固氮基因(nif)从豆科植物转移到非豆科农作物中难度比较大，在短期内很难实现，而采用细胞工程方法将根瘤菌导入非宿主农作物细胞内则切实可行[17,18,19]。