生物固氮肥
氮是植物生长所必需的主要营养元素。在农业生产中，氮被视为衡量土壤肥力的一个重要指标，它是农作物获得长期稳定高产的基本条件。氮气占空气体积的80％，每平方米空气柱里就有8吨氮。然而对于绝大多数的生物来说，这些分子态氮是不能被利用的，只有通过工业或生物固定转化成其他化合物，才能进入生物体系统。有些微生物利用自己独特的固氮酶系统．将从光合作用产物或其他碳水化合物得到的电子和能量传递给氮，使其还原成氨，这就是生物固氮。
生物固氮与工业固氮（即氮肥工业）相比，具有成本低、不消耗能源及无环境污染的特点，并在维持全球生态系统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两大类。自生固氮是指有些固氮微生物在土壤或培养基中能够独立地完成固定大气中的分子态氮的作用，其固氮量远远低于共生固氮。共生固氮是指固氮微生物和寄生植物生活在一起，直接从寄生植物获取能源，完成固氮作用。由于其固氮能力强，在农业生产中的意义也最大，常见的如豆科植物的共生固氮，蓝绿藻与红萍的共生固氮等。
工业固氮需要高温（470～520 ℃）和高压（200～500个大气压）条件，而生物固氮作用可以在常温常压下进行。这是因为固氮微生物细胞中存在着一种特殊的生物催化剂——固氮酶。固氮酶由钢铁蛋白组成，是能量的转化器。它能将传递来的电子传递给N2，生成NH3并放氢。固氮酶是由固氮基因编码控制的。
近20年来，生物固氮研究异常活跃，已成为世界范围的重要课题。纵观当前生物固氮研究的内容，大致有以下三个方面，即固氮资源的有效利用，固氮的遗传工程和化学模拟固氮。
在固氮资源的有效利用方面，许多国家都在大力发展豆科作物，通过其有效的共生固氮体系，增加生物氮源，改善土壤肥力，以促进农业增产。此外，接种根瘤菌提高豆科作物产量已在全世界范围内使用。在稻田里接种和放养红萍和固氮蓝藻，既能增加土壤中生物氮数量，又能提高水稻的产量。这种共生固氮途径的有效利用，在我国和东南亚一些国家已有悠久的历史。
随着分子生物学的进展，固氮的遗传工程受到了广泛重视，已成为目前最活跃的研究领域。遗传工程是用人工方法去改变生物体的遗传特性或者按照人们的意愿去创造新物种。对于固氮微生物来说，固氮基因操纵和调节固氮酶的合成，从而使固氮微生物具有固氮作用。如果将固氮基因进行人工转移，就可能获得具有固氮作用的新物种。
有关这方面的研究目前主要在以下几方面进行探索：一是培育新的固氮微生物，以提高固氮效率或赋予非固氮微生物以固氮能力；二是改变结瘤的识别过程或将固氮基因转移到根瘤病杆菌中，以使非豆科植物结瘤固氮，扩大固氮作物的范围；三是应用遗传工程培育不依赖固氮微生物的自主固氮的植物。这些研究如能成功，将对农业生产产生深刻的影响。
固氮微生物由于具有固氮酶可以在常温常压下将氮气转变成氨，而工业合成氨却要在高温高压下进行。为了改变这种状况，科学家正寻找像固氮酶那样能在常温下将氮变成氨的催化剂。这就是化学模拟固氮。化学模拟固氮的研究，将为化学氮肥生产提供新型的催化剂，这对现代氮肥工业以及农业生产都具有极其重要的意义。
⑵ 生物固氮有何意义，在农业中有何应用
生物固氮的意义
大气中的氮，必须通过以生物固氮为主的固氮作用，才能被植物吸收利用。动物直接或间接地以植物为食物。动物体内的一部分蛋白质在分解过程中产生的尿素等含氮废物，以及动植物遗体中的含氮物质，被土壤中的微生物分解后形成氨，氨经过土壤中的消化细菌的作用，最终转化成硝酸盐，硝酸盐可以被植物吸收利用。在氧气不足的情况下，土壤中的另一些细菌可以将硝酸盐转化成亚硝酸盐并最终转化成氮气，氮气则返回到大气中。除了生物固氮以外，生产氮素化肥的工厂以及闪电等也可以固氮，但是，同生物固氮相比，它们所固定的氮素数量很少。可见，生物固氮在自然界氮循环中具有十分重要的作用。
生物固氮在农业生产中的应用
根瘤菌拌种
对豆科作物进行根瘤菌拌种，是提高豆科作物产量的一项有效措施。播种前，将豆科作物的种子沾上与该种豆科作物相适应的根瘤菌，这显然有利于该种豆科作物结瘤固氮。特别是新开垦的农田和未种植过豆科作物的土壤中，根瘤菌很少，并且常常不能使豆科作物结瘤固氮，更需要进行根瘤菌拌种。对比实验表明，在其他条件相同的情况下，经过根瘤菌拌种的豆科作物，可以增产10%～20%。
豆科值物做绿肥
用豆科值物做绿肥，例如将田箐、苜蓿或紫云英等的新鲜植物直接耕埋或堆沤后施用到农田中，可以明显增加土壤中氮的含量。科学家统计过，一般地说，1hm^2农田使用7500kg绿肥，可以增产粮食750kg。如果用新鲜的豆科植物饲养家畜，再将家畜的粪便还田，则既可以使土壤肥沃，又可以获得更多的粮食和畜产品。
⑶ 为什么用生物固氮的方法来提高土壤的肥力
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，有利于保护生态环境。一般来说，增加土壤中的氮素，是通过施用氮肥实现的，无论是有机肥还是化肥，都不可避免地带来各种环境问题，如化肥中含有的重金属、有机肥中的抗生素、病原菌等，还有硝态氮淋溶到地下水中使得地下水硝酸盐超标，引起水质问题，危害人类健康，进入水体引发的水体富营养化等。
⑷ 为什么有机肥料有固氮作用
有机肥的作用
一、提高土壤有机质含量。
经常施用有机肥能明显提高土壤有机质含量，有利于维持土壤有机质的稳定，改善土壤的理化性状。
二、促进土壤团粒结构的形成。
土壤有机质、碳酸钙和多糖类物质对土壤结构的稳定性有良好作用。施用有机肥比施用厩肥更能增加土壤有机质的含量，尤其是能产生较多的五碳糖、六碳糖和多糖。这特别有利于水稳性团粒的形成，如使大于0.25mm的水稳性团粒明显增加。
三、提供养分。
有机肥中含有作物需要的各种养分，有机肥的使用能明显提高耕层土壤中养分，尤其是钾的含量。1995年农业部对全国12个省份耕地的调查，耕地中磷含量较之1990年以前有所增加，而缺钾和缺微量元素的耕地面积却有所扩大，因此大力提倡秸秆还田有利于部分归还土壤钾素。
四、调节土壤的氮素供应。
微生物在分解C/N大的秸秆初期，要从土壤中吸收氮素组成自身的体细胞，导致土壤氮素的生物固定，起到了暂时保存氮素的作用。当微生物死亡后，这部分氮又分解释放。此外，有机肥的施用增加了土壤中的能源物质，也有利于生物固氮，有机肥料中的有机质含量可达30%左右，相关资料显示，每氧化1.0g碳素释放的能量，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。
施用有机肥后微生物的数量明显增加，距离施有机肥处近的土壤尤为明显，这对加速有机态养分的释放，活化土壤中的养分有良好的作用。此外，有机肥还能减少某些作物的病害。
有机肥在农业生产中施用所显示的优点还包括：
1、营养平衡，促进作物生长，增产明显，肥效高；
2、改善农产品品质；
3、抑制病原菌，减轻病虫害；
4、疏松、改良土壤，减少土壤中硝酸盐的污染；
5、增加作物对水分的吸收、增强作物抗旱及抗倒伏能力；
⑸ 生物固氮是什么
氮是农作物生长所必需的三大肥料之一。自然界中，豆科植物的根瘤中有许多与之共生的根瘤菌，根瘤菌内的固氮酶，能将空气中的氮转变为氨，供给自己吸收利用。据计算，每亩地的根瘤菌一年约能制造氮肥25千克。而小麦、水稻、棉花等非豆科植物就没有这种可以自产“氮肥”的固氮能力。如果能将固氮基因移植入非豆科的农作物体内，使它们都变成能使自身固氮，不仅可以提高产量，而且可以减少能耗，肥沃土壤，净化环境，还可以节省为生产氮肥而耗费的大量资金。目前，人们正在研究能否用基因移植的方法，把固氮基因转移到麦、稻、棉等非豆科植物中去，使非豆科植物也能固氮。现在已有人把一种固氮菌移植到了胡萝卜细胞，还有人已把豌豆根瘤菌引入小麦和油菜的细胞。但实现这一目标还有许多技术难题有待解决。
⑹ 固氮菌肥料如何施用
答：固氮菌肥料是含有大量好气性自生固氮菌的微生物肥料。自生固氮菌不与高等植物共生，没有寄主选择，而是独立生存于土壤中，利用土壤中的有机质或根系分泌的有机物作碳源来固定空气中的氮素，或直接利用土壤中的无机氮化合物。固氮菌在土壤中分布很广，其分布主要受土壤中有机质含量、酸碱度、土壤湿度、土壤熟化程度及速效磷、钾、钙含量的影响。
（1）固氮菌对土壤酸碱度反应敏感，其最适宜pH为7.4～7.6，酸性土壤上施用固氮菌肥时，应配合施用石灰以提高固氮效率。过酸、过碱的肥料或有杀菌作用的农药，都不宜与固氮菌肥混施，以免发生强烈的抑制。
（2）固氮菌对土壤湿度要求较高，当土壤湿度为田间最大持水量的25%～40%时才开始生长，60%～70%时生长最好。因此，施用固氮菌肥时要注意土壤水分条件。
（3）固氮菌是中温性细菌，最适宜的生长温度为25～30℃，低于10℃或高于40℃时，生长就会受到抑制。因此，固氮菌肥要保存于阴凉处，并要保持一定的湿度，严防暴晒。
（4）固氮菌只有在碳水化合物丰富而又缺少化合态氮的环境中，才能充分发挥固氮作用。土壤中碳氮比低于40～70∶1时，固氮作用迅速停止。土壤中适宜的碳氮比是固氮菌发展成优势菌种、固定氮素最重要的条件。因此，固氮菌最好施在富含有机质的土壤上，或与有机肥料配合施用。
（5）土壤中施用大量氮肥后，应隔10天左右再施固氮菌肥，否则会降低固氮菌的固氮能力。但固氮菌剂与磷、钾及微量元素肥料配合施用，则能促进固氮菌的活性，特别是在贫瘠的土壤上。
（6）固氮菌肥适用于各种作物，特别是对禾本科作物和蔬菜中的叶菜类效果明显。固氮菌肥一般用作拌种，随拌随播，随即覆土，以避免阳光直射。也可蘸秧根或作基肥施在蔬菜苗床上，或与棉花盖种肥混施。也可追施于作物根部，或结合灌溉追施。
⑺ 生物肥料（菌肥）如何使用
答：生物肥料是靠微生物的作用发挥增产作用的，其有效性取决于优良菌种、优质菌剂和有效的施用方法。因此，生物肥料合理施用的原则是：第一，要保证菌肥有足够数量的有效微生物；第二，要创造适合于有益微生物生长的环境条件。
（1）生物肥料必须选用质量合格的，质量低劣、过期的不能使用。菌肥必须保存在低温（最适温度4～10℃）、阴凉、通风、避光处，以免失效。
（2）为尽量减少微生物死亡，施用过程中应避免阳光直射；拌种时加水要适量，使种子完全吸附。拌种后要及时播种、覆土，且不可与农药、化肥混合施用。
（3）一般菌肥在酸性土壤中直接施用效果较差，要配合施用石灰、草木灰等，以加强微生物的活动。
（4）微生物生长需要足够的水分，但水分过多又会造成通气不良，影响好气性微生物的活动。因此，必须注意及时排灌，以保持土壤中适量的水分。
（5）生物肥料中的微生物大多是好气性的，如根瘤菌、自生固氮菌、磷细菌等。因此，施用菌肥必须配合改良土壤和合理耕作，以保持土壤疏松、通气良好。
（6）微生物活动需要消耗能量。有机质是微生物的主要能源，有机质分解还能供应微生物养分。因此，施用生物肥料时必须配合施用有机肥料。
（7）微生物生长需要多种养分。因此，必须供应充足的氮磷钾及微量元素。例如豆科作物生长的早期，必须供应适量的氮素，以促进作物生长和根瘤的发育，提高固氮量；施磷肥能发挥“以磷增氮”的作用；适量的钾钙营养有利于微生物的大量繁殖；钼是根瘤菌合成固氮酶必不可少的元素，钼肥与根瘤菌肥配合施用，可明显提高固氮效率。
⑻ 什么是固氮菌肥料
固氮菌肥料：指含有益的固氮菌、能在土壤和多种作物根际中固定空气中的氮气，供作物氮素营养，又能分泌激素刺激作物生长的活体制品。按菌种及特点分为自生固氮菌肥料、根际联合固氮菌肥料和复合固氮菌肥料。自生固氮菌是在土壤里能固定空气中的氮，供作物氮素营养，又能分泌激素刺激作物生长的微生物。根际联合固氮菌是既依赖根际环境生长，又在根际中固定空气中的氮气，对作物的生长发育产生积极作用的微生物。联合固氮微生物生活在植物的根内、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类而繁殖、固氮，也能进行自生固氮。
⑼ 固氮微生物肥料的生物固氮与工业化学固氮对比
生物固氮与工业上的化学固氮相比，有以下四个方面的优点： 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；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。 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，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。 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(Rhizobium)、慢生根瘤菌属(Bradyrhizobi-um)、中华根瘤菌属(Sinorhizobium)、固氮根瘤菌属(Azorhizobium)和中慢生根瘤菌属(Mesorhizobium)。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。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。