生物固氮

第二节 生物固氮

教学内容

生物固氮：是指固氮微生物将大气中的 还原成 的过程

一、固氮微生物的种类

（一）共生固氮微生物 ：代表生物——根瘤菌

（1） 代谢类型：

（2） 共生特性：不同的根瘤菌，各自只能侵入特定种类的豆科植物。（根瘤＝根

瘤菌＋膨大的根部薄壁组织）

（3） 共生关系表现：豆科植物为根瘤菌提供 ；根瘤菌为豆科植物提

供 。

（二）自生固氮微生物: 代表生物——圆褐固氮菌

具有一定的固氮能力，并且能够分泌 ，促进植物的生长和果实的发育

二、生物固氮与氮循环

１．固氮作用：

２．有机氮的合成：光合产物＋固氮产物（如ＮＨ３、ＮＯ３－等）

３．氨化作用：含氮有机物−−

→−微生物ＮＨ３ ４．硝化作用：ＮＨ３−−−→−亚硝化细菌ＮＯ２－−−−→−硝化细菌

ＮＯ３－（需氧） ５．反硝化作用：ＮＯ３－→ＮＯ２－

→ＮＨ３（氧气不足时）

三、在农业生产上的应用

（一）土壤获取氮素的两条途径 １．含氮肥料的施用（１／６）

２．生物固氮（５／６）

（１）将圆褐固氮菌制成菌剂，施到土壤，可提高农作物的产量

（２）对豆科植物可进行根瘤菌拌种，也能提高豆科植物产量

（３）通过转基因技术，可将固氮基因转到非豆科植物中（此法不仅能明显提高农作物

产量，而且有利于生态环境的保护） 随堂练习

1．豆科植物与根瘤菌的互利共生关系主要体现在 （ ）

A ．豆科植物从根瘤菌获得NH 3，根瘤菌从豆科植物获得糖类

B ．豆科植物从根瘤菌获得含氮有机物，根瘤菌从豆科植物获得NH 3

C ．豆科植物从根瘤菌获得N 2，根瘤菌从豆科植物获得有机物

D ．豆科植物从根瘤菌获得NO ，根瘤菌从豆科植物获得NH 3

2．关于根瘤和根瘤菌的说法中，正确的是（ ）

A ．根瘤即是根瘤菌

B ．根瘤是根瘤菌的聚合体

C ．根瘤是根瘤菌在其共生的植物体内所形成的癌变

D ．根瘤是根的内皮层的薄壁细胞受根瘤菌分泌物的刺激进行分裂，组织膨大而形成的

3．下列关于氮循环的叙述中正确的是（）

A．氮无法直接被一般动、植物体利用

B．大豆根瘤中的根瘤菌是一种与植物共生的真菌

C．氮必须在土壤中转换成铵盐或硝酸盐，才能为生物体吸收

D．微生物中只有硝化细菌，能直接利用大气中的氮

4．土壤中的无机氮主要以两种形式存在：氨态氮和硝态氮。氨态氮不稳定，易挥发。硝态氮稳定。施肥后进行中耕松土可改变氨态氮和硝态氮的比值，其比值的变化是

A．变小 B．变大 C．不变 D．无法确定

5．为确定生物固氮的最终产物，做了如下两个实验：（1）把固氮菌培养在含15N2的空气中，细菌迅速固定氮素，短期内细胞的谷氨酸中出现大量的15N。（2）如果把该细菌培

养在含有15NH3的培养基中，固氮立刻停止，但吸收的氨态氮迅速转入谷氨酸中。由此

可以推断，该微生物固氮的最终产物是（）

A．NH3 B．NO2 C．NO3- D．谷氨酸

6．氮是蛋白质的基本组成元素之一，所有生物体均含有蛋白质，氮循环涉及到生物圈的全部领域，以下关于氮被生物体吸收的途径正确的是（）

①氮在大气中体积分数高达78%，可被生物体直接利用

②通过高能固氮可将空气中游离的氮转化为硝酸盐和氨，而被植物吸收

③所有植物都具有生物固氮作用，其根部的根瘤菌可将氮气转化成硝酸盐，而被植物

吸收

④动物以植物为食而获得氮并转化为动物蛋白

⑤动、植物死亡后，遗体中的蛋白质被微生物分解成NH4+、NO3-、NH3，又回到土壤和水

体中，被植物再次吸收

A．①⑤ B．③⑤ C．②④ D．②④⑤

7．下右图是自然界中氮循环示意图。依图回答：

(1)大气中的氮主要通过[ ] 进人生物群落，其次通过[ ] 和[ ] 等途径也可少量供给植物氮素

(2)图中A物质代表，可被土壤中的微生

物分解形成B物质，B 物质在土壤中细菌的

作用下形成C，C物质代表

(3)将B物质转化成C物质的细菌，其新陈代谢的

类型属于

(4)在的情况下，一些细菌可将C物质最

终转化成返回大气中，由此可见，土壤中这

些微生物在包括氮循环在内的自然界中的中

起着重要作用

(5)科学家把固氮基因转移到水稻根系的微生物中，

通过指导合成固氮所需的，进而起到固氮作用，减少氮肥的施用量，防止环境

污染问题。

（6）水稻基因的结构与固氮根瘤菌基因的结构相比，不同的是

课后作业姓名班级

1．下列对豆科作物进行根瘤菌拌种的说法中正确的是（）

A．将豆科作物种子沾上根瘤菌即可 B．将豆科作物沾上一定浓度的根瘤菌即可C．将豆科作物种子沾上相应的根瘤菌即可 D．将豆科作物种子沾上固氮微生物即可2．关于生物固氮的说法，正确的是（）

A．固氮微生物将自然界的含氮化合物还原成氨的过程

B．固氮微生物将空气中的N2还原成氨的过程

C．将空气中游离的氮转化成氮的化合物的过程

D．生物将大气中的氮及氮的化合物转化氨态氮的过程

3．给含氮素（NH3）较多的土壤中耕松土，有利于提高土壤肥力。其原因是（）A．改善土壤通气，根呼吸作用加强 B．增加土壤总N2的含量C．改善土壤通气，硝化细菌繁殖快，有利于土壤中硝酸盐增加 D．促进氨的吸收4．下列各项中，能形成氨的是（）

①生物固氮②微生物分解动植物遗体③硝化细菌的硝化作用

A．①② B．②③ C．①③ D．①②③

5．将自生固氮菌接种到下面四个相同的培养基中，放在以下条件下培养，其中菌落形成最快的是

6．下列说法正确的是 ( )

A．NH3·H2O可以被豆科植物直接利用

B．最好37℃左右条件下培养圆褐固氮菌

C．圆褐固氮菌除了能够固氮外，还能够促进植物细胞的分裂

D．利用不含氮盐的培养基将自生固氮菌分离出来

7．根瘤菌、硝化细菌在生态系统中的地位分别是

A．生产者、生产者 B．消费者、生产者

C．分解者、消费者 D．分解者、分解者

8．培养硝化细菌的培养基中碳源、氮源、能源依次是（）

A．葡萄糖、氨、葡萄糖 B．葡萄糖、铵盐、太阳能

C．二氧化碳、硝酸盐、氨D．二氧化碳、氨、化学能

9．右图为氮循环示意图，下列有关叙述中不正确的是（）

A．①过程中通过生物固定的氮素远多于其它途径固定的氮素

B．进行②过程的生物的代谢类型为自养需氧型

C．进行③和④过程的生物分别主要是生产者和消费者

D．⑥过程能增加土壤的肥力，有利于农业生产