生物固氮肥
氮是植物生長所必需的主要營養元素。在農業生產中，氮被視為衡量土壤肥力的一個重要指標，它是農作物獲得長期穩定高產的基本條件。氮氣占空氣體積的80％，每平方米空氣柱里就有8噸氮。然而對於絕大多數的生物來說，這些分子態氮是不能被利用的，只有通過工業或生物固定轉化成其他化合物，才能進入生物體系統。有些微生物利用自己獨特的固氮酶系統．將從光合作用產物或其他碳水化合物得到的電子和能量傳遞給氮，使其還原成氨，這就是生物固氮。
生物固氮與工業固氮（即氮肥工業）相比，具有成本低、不消耗能源及無環境污染的特點，並在維持全球生態系統氮素平衡中起重要作用。
生物固氮主要包括自生固氮和共生固氮兩大類。自生固氮是指有些固氮微生物在土壤或培養基中能夠獨立地完成固定大氣中的分子態氮的作用，其固氮量遠遠低於共生固氮。共生固氮是指固氮微生物和寄生植物生活在一起，直接從寄生植物獲取能源，完成固氮作用。由於其固氮能力強，在農業生產中的意義也最大，常見的如豆科植物的共生固氮，藍綠藻與紅萍的共生固氮等。
工業固氮需要高溫（470～520 ℃）和高壓（200～500個大氣壓）條件，而生物固氮作用可以在常溫常壓下進行。這是因為固氮微生物細胞中存在著一種特殊的生物催化劑——固氮酶。固氮酶由鋼鐵蛋白組成，是能量的轉化器。它能將傳遞來的電子傳遞給N2，生成NH3並放氫。固氮酶是由固氮基因編碼控制的。
近20年來，生物固氮研究異常活躍，已成為世界范圍的重要課題。縱觀當前生物固氮研究的內容，大致有以下三個方面，即固氮資源的有效利用，固氮的遺傳工程和化學模擬固氮。
在固氮資源的有效利用方面，許多國家都在大力發展豆科作物，通過其有效的共生固氮體系，增加生物氮源，改善土壤肥力，以促進農業增產。此外，接種根瘤菌提高豆科作物產量已在全世界范圍內使用。在稻田裡接種和放養紅萍和固氮藍藻，既能增加土壤中生物氮數量，又能提高水稻的產量。這種共生固氮途徑的有效利用，在我國和東南亞一些國家已有悠久的歷史。
隨著分子生物學的進展，固氮的遺傳工程受到了廣泛重視，已成為目前最活躍的研究領域。遺傳工程是用人工方法去改變生物體的遺傳特性或者按照人們的意願去創造新物種。對於固氮微生物來說，固氮基因操縱和調節固氮酶的合成，從而使固氮微生物具有固氮作用。如果將固氮基因進行人工轉移，就可能獲得具有固氮作用的新物種。
有關這方面的研究目前主要在以下幾方面進行探索：一是培育新的固氮微生物，以提高固氮效率或賦予非固氮微生物以固氮能力；二是改變結瘤的識別過程或將固氮基因轉移到根瘤病桿菌中，以使非豆科植物結瘤固氮，擴大固氮作物的范圍；三是應用遺傳工程培育不依賴固氮微生物的自主固氮的植物。這些研究如能成功，將對農業生產產生深刻的影響。
固氮微生物由於具有固氮酶可以在常溫常壓下將氮氣轉變成氨，而工業合成氨卻要在高溫高壓下進行。為了改變這種狀況，科學家正尋找像固氮酶那樣能在常溫下將氮變成氨的催化劑。這就是化學模擬固氮。化學模擬固氮的研究，將為化學氮肥生產提供新型的催化劑，這對現代氮肥工業以及農業生產都具有極其重要的意義。
⑵ 生物固氮有何意義，在農業中有何應用
生物固氮的意義
大氣中的氮，必須通過以生物固氮為主的固氮作用，才能被植物吸收利用。動物直接或間接地以植物為食物。動物體內的一部分蛋白質在分解過程中產生的尿素等含氮廢物，以及動植物遺體中的含氮物質，被土壤中的微生物分解後形成氨，氨經過土壤中的消化細菌的作用，最終轉化成硝酸鹽，硝酸鹽可以被植物吸收利用。在氧氣不足的情況下，土壤中的另一些細菌可以將硝酸鹽轉化成亞硝酸鹽並最終轉化成氮氣，氮氣則返回到大氣中。除了生物固氮以外，生產氮素化肥的工廠以及閃電等也可以固氮，但是，同生物固氮相比，它們所固定的氮素數量很少。可見，生物固氮在自然界氮循環中具有十分重要的作用。
生物固氮在農業生產中的應用
根瘤菌拌種
對豆科作物進行根瘤菌拌種，是提高豆科作物產量的一項有效措施。播種前，將豆科作物的種子沾上與該種豆科作物相適應的根瘤菌，這顯然有利於該種豆科作物結瘤固氮。特別是新開墾的農田和未種植過豆科作物的土壤中，根瘤菌很少，並且常常不能使豆科作物結瘤固氮，更需要進行根瘤菌拌種。對比實驗表明，在其他條件相同的情況下，經過根瘤菌拌種的豆科作物，可以增產10%～20%。
豆科值物做綠肥
用豆科值物做綠肥，例如將田箐、苜蓿或紫雲英等的新鮮植物直接耕埋或堆漚後施用到農田中，可以明顯增加土壤中氮的含量。科學家統計過，一般地說，1hm^2農田使用7500kg綠肥，可以增產糧食750kg。如果用新鮮的豆科植物飼養家畜，再將家畜的糞便還田，則既可以使土壤肥沃，又可以獲得更多的糧食和畜產品。
⑶ 為什麼用生物固氮的方法來提高土壤的肥力
生物固氮是接近自然的方法，只要添加菌肥，便可增加土壤含氮量，有利於保護生態環境。一般來說，增加土壤中的氮素，是通過施用氮肥實現的，無論是有機肥還是化肥，都不可避免地帶來各種環境問題，如化肥中含有的重金屬、有機肥中的抗生素、病原菌等，還有硝態氮淋溶到地下水中使得地下水硝酸鹽超標，引起水質問題，危害人類健康，進入水體引發的水體富營養化等。
⑷ 為什麼有機肥料有固氮作用
有機肥的作用
一、提高土壤有機質含量。
經常施用有機肥能明顯提高土壤有機質含量，有利於維持土壤有機質的穩定，改善土壤的理化性狀。
二、促進土壤團粒結構的形成。
土壤有機質、碳酸鈣和多糖類物質對土壤結構的穩定性有良好作用。施用有機肥比施用廄肥更能增加土壤有機質的含量，尤其是能產生較多的五碳糖、六碳糖和多糖。這特別有利於水穩性團粒的形成，如使大於0.25mm的水穩性團粒明顯增加。
三、提供養分。
有機肥中含有作物需要的各種養分，有機肥的使用能明顯提高耕層土壤中養分，尤其是鉀的含量。1995年農業部對全國12個省份耕地的調查，耕地中磷含量較之1990年以前有所增加，而缺鉀和缺微量元素的耕地面積卻有所擴大，因此大力提倡秸稈還田有利於部分歸還土壤鉀素。
四、調節土壤的氮素供應。
微生物在分解C/N大的秸稈初期，要從土壤中吸收氮素組成自身的體細胞，導致土壤氮素的生物固定，起到了暫時保存氮素的作用。當微生物死亡後，這部分氮又分解釋放。此外，有機肥的施用增加了土壤中的能源物質，也有利於生物固氮，有機肥料中的有機質含量可達30%左右，相關資料顯示，每氧化1.0g碳素釋放的能量，可供固氮微生物固定10~40mg氮素的需要。
五、提高土壤微生物和土壤酶的活性。
施用有機肥後微生物的數量明顯增加，距離施有機肥處近的土壤尤為明顯，這對加速有機態養分的釋放，活化土壤中的養分有良好的作用。此外，有機肥還能減少某些作物的病害。
有機肥在農業生產中施用所顯示的優點還包括：
1、營養平衡，促進作物生長，增產明顯，肥效高；
2、改善農產品品質；
3、抑制病原菌，減輕病蟲害；
4、疏鬆、改良土壤，減少土壤中硝酸鹽的污染；
5、增加作物對水分的吸收、增強作物抗旱及抗倒伏能力；
⑸ 生物固氮是什麼
氮是農作物生長所必需的三大肥料之一。自然界中，豆科植物的根瘤中有許多與之共生的根瘤菌，根瘤菌內的固氮酶，能將空氣中的氮轉變為氨，供給自己吸收利用。據計算，每畝地的根瘤菌一年約能製造氮肥25千克。而小麥、水稻、棉花等非豆科植物就沒有這種可以自產「氮肥」的固氮能力。如果能將固氮基因移植入非豆科的農作物體內，使它們都變成能使自身固氮，不僅可以提高產量，而且可以減少能耗，肥沃土壤，凈化環境，還可以節省為生產氮肥而耗費的大量資金。目前，人們正在研究能否用基因移植的方法，把固氮基因轉移到麥、稻、棉等非豆科植物中去，使非豆科植物也能固氮。現在已有人把一種固氮菌移植到了胡蘿卜細胞，還有人已把豌豆根瘤菌引入小麥和油菜的細胞。但實現這一目標還有許多技術難題有待解決。
⑹ 固氮菌肥料如何施用
答：固氮菌肥料是含有大量好氣性自生固氮菌的微生物肥料。自生固氮菌不與高等植物共生，沒有寄主選擇，而是獨立生存於土壤中，利用土壤中的有機質或根系分泌的有機物作碳源來固定空氣中的氮素，或直接利用土壤中的無機氮化合物。固氮菌在土壤中分布很廣，其分布主要受土壤中有機質含量、酸鹼度、土壤濕度、土壤熟化程度及速效磷、鉀、鈣含量的影響。
（1）固氮菌對土壤酸鹼度反應敏感，其最適宜pH為7.4～7.6，酸性土壤上施用固氮菌肥時，應配合施用石灰以提高固氮效率。過酸、過鹼的肥料或有殺菌作用的農葯，都不宜與固氮菌肥混施，以免發生強烈的抑制。
（2）固氮菌對土壤濕度要求較高，當土壤濕度為田間最大持水量的25%～40%時才開始生長，60%～70%時生長最好。因此，施用固氮菌肥時要注意土壤水分條件。
（3）固氮菌是中溫性細菌，最適宜的生長溫度為25～30℃，低於10℃或高於40℃時，生長就會受到抑制。因此，固氮菌肥要保存於陰涼處，並要保持一定的濕度，嚴防暴曬。
（4）固氮菌只有在碳水化合物豐富而又缺少化合態氮的環境中，才能充分發揮固氮作用。土壤中碳氮比低於40～70∶1時，固氮作用迅速停止。土壤中適宜的碳氮比是固氮菌發展成優勢菌種、固定氮素最重要的條件。因此，固氮菌最好施在富含有機質的土壤上，或與有機肥料配合施用。
（5）土壤中施用大量氮肥後，應隔10天左右再施固氮菌肥，否則會降低固氮菌的固氮能力。但固氮菌劑與磷、鉀及微量元素肥料配合施用，則能促進固氮菌的活性，特別是在貧瘠的土壤上。
（6）固氮菌肥適用於各種作物，特別是對禾本科作物和蔬菜中的葉菜類效果明顯。固氮菌肥一般用作拌種，隨拌隨播，隨即覆土，以避免陽光直射。也可蘸秧根或作基肥施在蔬菜苗床上，或與棉花蓋種肥混施。也可追施於作物根部，或結合灌溉追施。
⑺ 生物肥料（菌肥）如何使用
答：生物肥料是靠微生物的作用發揮增產作用的，其有效性取決於優良菌種、優質菌劑和有效的施用方法。因此，生物肥料合理施用的原則是：第一，要保證菌肥有足夠數量的有效微生物；第二，要創造適合於有益微生物生長的環境條件。
（1）生物肥料必須選用質量合格的，質量低劣、過期的不能使用。菌肥必須保存在低溫（最適溫度4～10℃）、陰涼、通風、避光處，以免失效。
（2）為盡量減少微生物死亡，施用過程中應避免陽光直射；拌種時加水要適量，使種子完全吸附。拌種後要及時播種、覆土，且不可與農葯、化肥混合施用。
（3）一般菌肥在酸性土壤中直接施用效果較差，要配合施用石灰、草木灰等，以加強微生物的活動。
（4）微生物生長需要足夠的水分，但水分過多又會造成通氣不良，影響好氣性微生物的活動。因此，必須注意及時排灌，以保持土壤中適量的水分。
（5）生物肥料中的微生物大多是好氣性的，如根瘤菌、自生固氮菌、磷細菌等。因此，施用菌肥必須配合改良土壤和合理耕作，以保持土壤疏鬆、通氣良好。
（6）微生物活動需要消耗能量。有機質是微生物的主要能源，有機質分解還能供應微生物養分。因此，施用生物肥料時必須配合施用有機肥料。
（7）微生物生長需要多種養分。因此，必須供應充足的氮磷鉀及微量元素。例如豆科作物生長的早期，必須供應適量的氮素，以促進作物生長和根瘤的發育，提高固氮量；施磷肥能發揮「以磷增氮」的作用；適量的鉀鈣營養有利於微生物的大量繁殖；鉬是根瘤菌合成固氮酶必不可少的元素，鉬肥與根瘤菌肥配合施用，可明顯提高固氮效率。
⑻ 什麼是固氮菌肥料
固氮菌肥料：指含有益的固氮菌、能在土壤和多種作物根際中固定空氣中的氮氣，供作物氮素營養，又能分泌激素刺激作物生長的活體製品。按菌種及特點分為自生固氮菌肥料、根際聯合固氮菌肥料和復合固氮菌肥料。自生固氮菌是在土壤里能固定空氣中的氮，供作物氮素營養，又能分泌激素刺激作物生長的微生物。根際聯合固氮菌是既依賴根際環境生長，又在根際中固定空氣中的氮氣，對作物的生長發育產生積極作用的微生物。聯合固氮微生物生活在植物的根內、根表，可以利用一些禾本科植物，尤其是C4植物根分泌的一些糖類而繁殖、固氮，也能進行自生固氮。
⑼ 固氮微生物肥料的生物固氮與工業化學固氮對比
生物固氮與工業上的化學固氮相比，有以下四個方面的優點： 自生固氮微生物是指能夠在自由生活狀態下固氮的微生物總稱。在自然界，自生固氮微生物種類很多，分散地分布在細菌和藍細菌的不同科、屬和不同的生理群中；並大致可以分為光合細菌和非光合細菌兩類。前者如紅螺菌、紅硫細菌和綠硫細菌等，其中的某些種類可與其它微生物聯合而相互有利；後者的種類很多。根據非光合細菌的自生固氮菌對氧的需求，可以分為厭氧的細菌如梭狀芽胞桿菌；需氧細菌如自生固氮菌、貝捷林克氏固氮菌、固氮螺菌等；以及兼性細菌如多粘芽胞桿菌、克魯伯氏桿菌、腸桿菌等。自生固氮微生物中的某些種類，在有些情況下可以與植物進行聯合固氮。
一般地，自生固氮微生物固定的氮素滿足本身生長繁殖需要以後就不再固氮了，多餘的氮反過來會抑制它們自身的固氮系統。同時，它們固氮效率也比較低。據測定，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則可以固定270毫克氮。所以，這個類群的微生物從固氮量的角度衡量，對作物的氮素供應的貢獻並非很大。許多試驗結果證明，這類微生物所產生的各種激素和其它活性物質是促進作物生長的主要因素之一。 聯合固氮微生物有些自生固氮微生物在特定植物根際環境中生長、繁殖比非根際土壤中旺盛得多，這是由於植物根系的分泌物和脫落物提供能源物質，固氮微生物利用這些能源物質生活和固氮，這種互利關系稱之為聯合固氮。聯合固氮體系最先是在雀稗和雀稗固氮菌之間發現，後來發現小麥、水稻和C4作物如甘蔗、玉米、高粱等禾本科植物亦存在聯合固氮體系。能夠進行聯合固氮的微生物種類較多，似乎沒有什麼特異性，有些微生物既可以在自生條件下進行自生固氮作用，又能在田間與一些禾本科作物進行聯合固氮作用。已經報道過的聯合固氮的主要微生物種類有：浸麻芽胞桿菌、多粘芽胞桿菌、巴西固氮螺菌、含脂固氮螺菌、克魯伯氏桿菌、陰溝腸桿菌、產氣腸桿菌和糞產鹼桿菌等。
與共生固氮相比，聯合固氮微生物與植物之間的關系不緊密，雙方也沒有共同的組織結構，因而固氮效率也不可能高。目前，對於聯合固氮體系的固氮量很難有一個比較准確的估計，一般認為每畝地每年約為0.5～1斤純氮。 共生固氮微生物是指能與宿主植物形成特定固氮組織結構的一類微生物。它們彼此生活在一起，植物向微生物提供光合產物供微生物固氮需要，微生物則向植物提供氮素營養，雙方互相有利。以豆科植物--根瘤菌共生體系來說，由於有根瘤組織作為它們的共生結構，共生效率是最高的。其原因是這種共生體系滿足了上述所說的生物固氮的條件。已知的比較清楚的共生體系除了豆科植物--根瘤菌共生體系外，還有非豆科植物--固氮放線菌體系和紅萍--固氮藍藻共生體系。
與相應的豆科植物共生固氮的根瘤菌很多，迄今從豆科植物根瘤中分離出來並進行過研究的約有100多種，在生產上應用的種類不足1/5。在分類上確定了分類地位的現在有5個屬，它們分別是：根瘤菌屬(Rhizobium)、慢生根瘤菌屬(Bradyrhizobi-um)、中華根瘤菌屬(Sinorhizobium)、固氮根瘤菌屬(Azorhizobium)和中慢生根瘤菌屬(Mesorhizobium)。每個根瘤菌屬包括至少1個種。
和上述的自生固氮和聯合固氮比較，共生固氮效率高，固氮量多，對於人類的意義和農牧業生產的作用也最大。迄今研究最為清楚、應用最多的是豆科植物根瘤菌共生固氮體系，據測定，一般每年每畝固定純氮約為13.3公斤，約摺合每畝地每年固定標准化肥130斤，且幾乎全部被利用。