非豆科植物固氮
生物固氮在农业生产上的应用
生物固氮在农业生产上的应用生物固氮简介生物固氮在农业生产中具有十分重要的作用。
氮素是农作物从土壤中吸收的一种大量元素，土壤每年因此要失去大量的氮素。
如果土壤每年得不到足够的氮素以弥补损失，土壤的含氮量就会下降。
土壤可以通过两条途径获得氮素：一条是含氮肥料（包括氮素化肥和各种农家肥料）的施用；另一条是生物固氮。
生物固氮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。
播种前拌种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%。
生物固氮做绿肥用豆科植物做绿肥，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，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。
本世纪初以来全球农作物单位面积产量不断增长，在一定程度上依赖于氮素化肥的施用量不断增加。
农作物依赖于施用氮素化肥所获得的增产实际上是以消耗能源和污染环境为代价所取得的。
在大气中氮气含量接近80%，但这种氮气并不能直接为高等植物吸收利用。
人类自从发现豆科植物与根瘤菌共生结瘤固氮现象以来对生物固氮研究已有112年之久，中国对生物的共生固氮现象也进行了长达62年的探索性研究。
然而，关于生物固氮，特别是非豆科农作物的生物固氮，还有许多问题有待于进一步研究。
目前，生物固氮研究已经被列为“国际生物学计划”中的重点研究内容，各国政府都将其视为重点科技攻关项目。
通过适当方式将生物固氮机制引入到非豆科农作物中，进而建立起非豆科农作物固氮新体系，这是农业科学研究中一项富有挑战性的研究课题。
这不仅引起了农业科学家的极大兴趣，而且也受到了全社会各阶层有识之士的广泛关注。
梁岩:探秘非豆科植物固氮的信使
梁岩：探秘非豆科植物固氮的信使徐静休;缪静【期刊名称】《今日科技》【年(卷),期】2017(0)4【摘要】一头干练短发,一副玫红色眼镜,一袭半身长裙,外套一件条纹白色长衫,如果手里再捧几本书,俨然就是哪个文科院系的文艺青年,很难将她与生物固氮、固氮基因、钼铁蛋白等这些深奥难懂的科学名词联系在一起。
然而,她恰恰是一位从事生物固氮前沿领域研究的青年科学家。
在省杰青基金的助力下,她在这一领域的研究不断深入,去年又顺利获得了国家优秀青年基金项目资助,她就是浙江大学生物技术研究所研究员、博导梁岩。
是见到梁岩的人,第一个疑问必然是,如此漂亮的女士为何会走进实验室,和这么深奥的生物科学打起了交道?这和她的性格与爱好有关。
出生自哈尔滨的梁岩,从小就独立自主。
一直对生物学心怀好奇的她,大学时便选择了与植物相关的专业。
从本科一直到博士后,从东北农业大学、浙大、佛蒙特大学、中科院到密苏里大学,她在这个领域中一步步钻研,最终走到了顶端。
“我觉得从事科研不需要特别聪明,但一定要特别坚持,逻辑性要比较强。
”梁岩深有体会地说。
【总页数】2页(P16-17)【作者】徐静休;缪静【作者单位】【正文语种】中文【相关文献】1.非豆科植物固氮系统研究进展 [J], 于新宁2.非豆科植物固氮会议述评 [J], 聂延富3.非豆科植物固氮研究概况 [J], 孙建光;陈婉华4.非豆科植物固氮菌-Frankia的基因组研究进展 [J], 王树凤;陈益泰5.固氮细菌找到新伙伴——研究人员已使固氮根瘤菌在水稻等非豆科植物上形成根瘤 [J], 荆玉祥因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
固氮的方法-概述说明以及解释
固氮的方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述固氮是指将氮气(N2)转化为可被植物吸收利用的氮化合物的过程，是土壤中氮循环的重要环节之一。
氮素是植物生长的关键营养元素之一，但大部分植物无法直接利用大气中的氮气。
因此，固氮对于植物的生长发育和土壤生态系统的健康至关重要。
固氮的方法主要可以分为生物固氮和非生物固氮两大类。
生物固氮是指通过植物与一些特定的菌株或微生物共生来实现。
这些共生菌株能够将空气中的氮气转化为植物可吸收的氮化合物，主要包括根瘤菌和蓝藻等。
非生物固氮则是利用化学反应或物理方法将氮气转化为其他可被植物利用的化合物。
本文将介绍三种主要的固氮方法及其相关内容。
方法一是通过选择适宜的菌株并在合适的培养条件下培养它们，通过评估固氮效率并优化培养策略来实现固氮。
方法二是通过与植物的共生菌株形成根瘤，在根瘤中固氮，通过营养管理来促进植物的生长和固氮效果。
方法三是利用化学反应，选择合适的催化剂和反应条件来实现固氮。
通过比较这三种方法的优劣和应用前景，可以为解决氮肥过度使用和农业可持续发展提供指导和借鉴。
不过，每种固氮方法都存在一定的局限性，如生物固氮受环境因素影响较大，非生物固氮的能源消耗较大等。
因此，在应用固氮方法时需要结合具体情况和需求，选择适合的方法来提高固氮效率，促进农业可持续发展。
1.2文章结构文章结构部分是对整篇文章的组织和安排进行说明。
下面是对文章结构部分的内容的一个示例：1.2 文章结构本文共分为引言、正文和结论三个主要部分。
其中，引言部分对固氮的概述、文章的结构和目的进行介绍，为读者提供了文章的背景和整体框架。
正文部分包括三个方法：方法一、方法二和方法三，分别介绍了不同的固氮方法。
方法一详细介绍了菌株选择、培养条件、固氮效率评估和优化策略。
方法二则讲解了植物共生菌株的选择、根瘤形成、固氮效果评估以及营养管理等方面的内容。
方法三则涉及了化学固氮的原理、催化剂选择、反应条件以及环境影响等相关内容。
植物的固氮作用
植物的固氮作用是一种重要的生物学过程，它指的是植物通过某种机制固定大气中的氮气，将其转化为氮肥，从而为植物的生长和发育提供必要的营养。
这种机制对于植物的生存和繁衍具有重要意义。
首先，我们需要了解氮在植物生长和发育过程中的重要作用。
氮是植物体内许多重要化合物如蛋白质、叶绿素、核酸和酶等的构成成分。
缺乏氮会导致植物生长缓慢、叶色枯黄、植株矮小、产量下降等问题。
因此，固氮作用为植物提供了必要的氮源，使其能够更好地生长和发育。
那么，植物是如何进行固氮的呢？一种常见的固氮机制是根瘤菌固氮。
根瘤菌是一种能与豆科植物共生并为其提供氮肥的细菌。
在共生关系中，根瘤菌将大气中的氮气转化为氨，从而为植物提供氮源。
这种机制对于豆科植物的生长和产量具有重要意义。
此外，一些非豆科植物如甘蓝、玉米等也能通过与土壤中的固氮菌共生来获得氮源。
固氮作用对于生态系统的平衡和稳定也具有重要意义。
氮是许多生物体和微生物生长所必需的营养元素之一。
因此，氮的供应对于生态系统的稳定和平衡至关重要。
通过固氮作用，植物能够为其他生物提供必要的氮源，促进生态系统的多样性和稳定性。
然而，固氮作用也面临一些挑战和限制。
首先，固氮作用需要特定的环境条件和共生关系，这使得某些植物或细菌更容易进行固氮。
其次，固氮作用需要消耗能量，这可能会对植物的生长和发育产生负面影响。
此外，一些植物或细菌可能无法有效地利用大气中的氮气，从而导致氮的浪费或流失。
为了应对这些挑战和限制，科学家们正在研究各种方法和技术来提高固氮效率。
例如，利用基因工程技术将固氮基因转移到其他植物或微生物中，以促进其固氮能力；利用微生物肥料或生物工程技术生产氮肥；利用环境友好型物质或方法促进固氮微生物的生长和繁殖等。
这些研究和技术有望为农业生产提供更加可持续和高效的解决方案。
总之，植物的固氮作用对于植物的生长和发育具有重要意义，并为生态系统提供了必要的氮源。
然而，固氮作用面临着一些挑战和限制，需要进一步的研究和技术创新来提高其效率和可持续性。
非豆科植物固氮系统研究进展
非豆科植物固氮系统研究进展摘要生物固氮是地球上最大规模的氮肥生产工厂，其中豆科植物和根瘤菌的共生结瘤固氮已为人们所熟知。
非豆科植物与与之共生的微生物组成的两大类固氮系统，一是共生结瘤固氮系统，分别由非豆科木本双子叶植物与弗氏放线菌、非豆科双子叶植物与根瘤菌、裸子植物与细菌组成；二是联合固氮系统，分别由单子叶植物与联合固氮菌、非豆科木本双子叶植物与联合固氮菌组成，它们都是陆地生态系统中的重要供氮者。
关键词非豆科植物；双子叶植物；单子叶植物；裸子植物；共生固氮；联合固氮生物固氮在氮气的同化中具有巨大的作用。
在自然生态系统中生物固氮有3种方式，其中关于豆科植物与根瘤菌的共生固氮早已引起人们的重视，国内外已进行了大量的研究，关于其研究进展也有较多的报道。
与豆科植物的共生固氮相比，对非豆科植物的固氮研究却少得多。
笔者着重阐述非豆科植物与与之共生的微生物组成的共生固氮系统和联合固氮系统，它们在自然界的森林生态系统和农业生态系统中占据了重要的地位。
1共生结瘤固氮系统1.1非豆科双子叶树木与弗氏放线菌共生结瘤固氮系统关于非豆科植物的结瘤固氮研究，现在研究最多的还是非豆科树木-弗氏放线菌共生固氮系统。
1978年Callaham等人首先从香蕨木根瘤中分离到内生的弗氏菌，并纯培养成功[1]，从而促进了非豆科树木结瘤固氮研究领域的发展。
1988年以后开始用分子生物学技术进行研究。
共生固氮放线菌有其特定的寄主范围。
迄今为止发现至少有8个科24个属和223种木本植物可以与固氮放线菌共生，国内已报道5个科、6个属、46种植物[2]。
弗兰克氏菌比根瘤菌更易生长，而且固氮酶活性高，固氮持续时间长，可与木本双子叶植物共生固氮，因此把这类植物称为放线菌结瘤植物。
放线菌结瘤固氮植物分布广，适应性强，在各种生态条件下都能生长。
主要分布在南温带和北温带地区，有些植物也延伸到亚热带和热带地区。
从江河、沼泽地区的潮湿生境，到沙丘、沙漠的干旱环境均有分布，从沿海地区到高海拔地区都有存在。
植物固氮研究与应用现状
植物固氮研究与应用现状氮是生命的必需元素，对于植物生长至关重要。
但是，空气中的氮是一种不可利用的氮气（N2）形式，无法直接被植物吸收。
植物固氮是指一些特定的细菌通过一些生物过程将氮气转化成植物可以利用的氮形式，从而提供植物所需的氮元素。
因此，植物固氮研究与应用对于丰富农业资源、提高农作物产量、促进可持续农业发展具有重要意义。
目前，固氮效率较高的植物主要有豆科植物和蓝藻植物。
豆科植物种子表皮中的根瘤菌可以利用大气中的氮气产生氨，以供植物吸收。
而蓝藻通过固氮作用，将氮固定到土壤中，使得氮素得到利用。
因此，众多豆科植物如大豆、豌豆、四季豆等经常作为农田轮作、绿肥、饲料种植。
在农业生产中，通过增加种植豆科植物的比例，可以降低农田施氮量，从而减少氮肥对环境的污染。
进一步研究铜藻、青毛藻、锯齿藻等蓝藻植物，在土壤增加合适的根瘤菌，也是提高植物固氮效率的途径。
这种方法的优点是能够对各种类型的土壤，尤其是沙土、红壤等特殊土地进行有效地固氮，提高农作物产量。
近年来，科学家们也在探索非豆科植物的固氮能力。
比如，从农田集菌石中分离的微生物可以促进水稻吸收大气中的氮气。
另外，一些植物也有内生可固氮细菌，比如黑麦草。
科学家利用遗传改良技术培育出高固氮、高产草种，为养殖业提供了优质饲料资源。
这些尝试都为植物固氮提供了新的思路和途径。
同时，不同的植物固氮机理也在逐渐被研究清楚。
比如，固氮转录因子的发现，促进了植物吸收和利用氮源的过程。
在此基础上，开展遗传改良，提高植物固氮及吸氮能力将更为易行。
此外，植物固氮与微生物群落之间的互作逐渐成为一个热门研究方向。
通过建立微生物群落多样性的数据库，科学家们能够预测固氮功能及其在土壤中的分布格局，为未来的应用提供了基础保障。
总的来说，植物固氮研究与应用具有重要而广泛的前景。
除了农业生产，固氮技术在旅游观光和生态环保上也有应用前景，比如在城市中绿化植栽上利用固氮植物，减轻土壤污染，降低氮含量。
植物的细菌共生关系与固氮
02 固氮作用及其机 制
固氮作用定义及意义
固氮作用定义
固氮作用是指将大气中的氮气转化为植物可利用的氮化合物 的过程。
固氮作用意义
氮气是植物生长所必需的养分之一，但植物无法直接吸收利 用大气中的氮气，因此固氮作用对于植物的生长和发育至关 重要。
生物固氮与非生物固氮比较
生物固氮
通过生物体（如某些细菌、蓝藻和植物）的代谢活动，将大气中的氮气转化为含 氮化合物的过程。生物固氮具有高效、环保等优点。
非生物固氮
在非生物条件下，如闪电、高温高压等极端条件下，氮气可以与氧气、氢气等发 生化学反应，生成含氮化合物。非生物固氮过程较为缓慢且难以控制。
细菌在固氮过程中作用机制
氮酶的合成与作用
固氮细菌体内含有一种特殊的酶——氮酶，它能够催化氮气与氢气或某些有机化合物发 生反应，生成含氮化合物。氮酶的合成需要一系列基因的调控和表达。
但都能为植物提供氮素养分，促进植物生长。
04 植物-细菌共生固 氮体系建立过程
识别与信号交换阶段
1 2 3
植物根系分泌物的识别
植物根系会分泌特定的有机化合物，这些化合物 能够被具有固氮能力的细菌所识别，从而启动共 生关系的建立。
细菌与植物根系接触
在识别植物根系分泌物后，具有固氮能力的细菌 会主动向植物根系靠近，并与植物根系表面进行 接触。
信号分子的交换
在细菌与植物根系接触后，双方会交换信号分子 ，这些信号分子能够进一步促进双方的共生关系 。
侵染线形成和根瘤发育阶段
侵染线的形成
在信号分子的作用下，细菌会诱导植物根系细胞形成侵染线，这是 细菌进入植物根系内部的通道。
根瘤原基的发育
随着侵染线的形成，植物根系细胞会开始分裂和增殖，形成根瘤原 基，这是未来根瘤发育的基础。
固氮微生物的类型
固氮微生物的类型
固氮是指将大气中的氮气转化为可供植物利用的氨态氮的过程。
而固氮微生物是指能够通过固氮作用将氮气还原为氨态氮的微生物。
这些微生物可以在土壤中或与植物共生的根瘤中发挥作用，为植物提供氮源，促进植物的生长和发育。
固氮微生物的类型非常多样，包括细菌、真菌和蓝藻等。
在这些微生物中，细菌是最为常见和重要的固氮微生物。
以下是一些常见的固氮微生物类型：
1.根瘤菌：根瘤菌是一类与豆科植物共生的细菌。
它们能够与植物根部形成根瘤，通过与植物根瘤细胞的共生关系来固氮。
根瘤菌主要包括红豆根瘤菌、白豆根瘤菌等。
2.自由生活固氮细菌：这些细菌不与特定的植物共生，而是自由地生活在土壤中。
它们具有固氮能力，可以将氮气转化为可供植物利用的氨态氮。
常见的自由生活固氮细菌包括蓝细菌和革兰氏阴性细菌。
3.其他共生固氮微生物：除了根瘤菌外，还有其他一些微生物可以与植物共生来进行固氮。
例如，青苔和蕨类植物与一些固氮细菌共生，形成固氮团块，为植物提供氮源。
固氮微生物的类型不仅多样，而且在不同环境和植物种类中也存在差异。
不同类型的固氮微生物对不同植物的固氮效果也不同。
因此，在实际应用中，选择适合特定植物和土壤条件的固氮微生物非常重要。
总结起来，固氮微生物的类型包括根瘤菌、自由生活固氮细菌以及其他共生固氮微生物。
它们通过将氮气转化为植物可利用的氨态氮来促进植物的生长和发育。
了解不同类型的固氮微生物及其特点，有助于选择适合特定环境和植物需求的固氮微生物来改善植物的氮素供应。
植物固氮机理和应用研究
植物固氮机理和应用研究植物固氮是指通过植物与某些细菌的共生作用，将空气中的氮气转化为植物能够直接利用的氨基氮，从而提高土壤中氮素的含量。
这一过程对于生态系统和农业生产都具有重要意义。
本文将就植物固氮机理以及其应用研究进行探讨。
一、植物固氮机理植物固氮是通过与固氮菌的共生作用实现的。
具体而言，这种共生作用分为两种：一种是根瘤菌和豆科植物的共生作用；另一种是自由生活固氮菌与非豆科植物的共生作用。
豆科植物和根瘤菌的共生作用是目前已知的最重要的固氮系统之一。
豆科植物根系内的根瘤菌会与植物共生，形成豆状体或菜豆状体。
豆状体或菜豆状体为一种生物反应器，可以将空气中的氮转化为亚硝酸盐和氨等化合物，从而为豆科植物提供氮源。
自由生活固氮菌与非豆科植物的共生作用相对复杂。
在这种共生作用中，自由生活固氮菌主要利用一些植物根际中的氧化物或氮化物进行代谢，而同时为植物生长提供可利用的氮素。
二、植物固氮的应用研究植物固氮技术已经广泛应用于各个领域。
下面简单介绍一些应用案例：1. 农业植物固氮技术是一种环保、高效的农业技术，可以对农业生产起到积极作用。
植物固氮技术可以用于改善土壤氮素的含量，提高作物产量。
近年来，越来越多的研究者将植物固氮技术与有机肥料结合起来，取得了显著的效果。
2. 生态修复植物固氮技术也可以用于生态修复。
在一些沙漠化、荒漠化地区，可以利用植物固氮技术来改善土壤环境，从而提高植被覆盖率。
在生态修复中，植物固氮可以促进土壤水分的吸附性、改善土壤结构，达到修复生态环境的效果。
3. 生产氨肥利用植物固氮技术生产氨肥是一个非常有前途的方向。
这种生产方式能够降低能耗、降低排放，并且在生产过程中需要的水和原料都很少，是一种非常经济且绿色的生产方式。
总之，植物固氮技术对于现代化的农业和生态环境的建设有着非常重要的意义，各种应用也正在不断扩展和深入研究。
因此，需要不断推进植物固氮技术的研究，不断提高其应用水平，从而为实现可持续发展、保护生态环境等目标做出更大的贡献。
非豆科作物结瘤固氮的途径
非豆科作物结瘤固氮的途径
豆科植物是一类能够与根瘤菌共生，通过根瘤固氮的方式将空气中的氮转化为植物可利用的氮素的植物。
但是，除了豆科植物之外，还有一些非豆科作物也能够通过结瘤固氮的方式来获取氮素。
我们需要了解什么是结瘤固氮。
结瘤固氮是指一种共生关系，植物根部的根瘤菌能够与植物根部形成结瘤，通过这种结瘤，根瘤菌能够将空气中的氮转化为植物可利用的氮素，供植物生长发育所需。
非豆科作物中，一些植物也能够与根瘤菌共生，形成结瘤固氮的关系。
比如，莱姆树、桑树、榕树等都能够与根瘤菌共生，形成结瘤固氮的关系。
这些植物的结瘤固氮过程与豆科植物的结瘤固氮过程有所不同。
豆科植物的结瘤固氮是通过根瘤菌与植物根部形成结瘤，根瘤菌在结瘤中固氮，将氮转化为植物可利用的氮素。
而非豆科植物的结瘤固氮则是通过根瘤菌与植物根部形成一种类似于共生菌根的关系，根瘤菌在植物根部形成一种菌丝网络，通过这种菌丝网络，根瘤菌能够将氮转化为植物可利用的氮素，供植物生长发育所需。
非豆科作物还有一种固氮的方式，那就是通过与一些自由生活的氮固氮菌共生。
这些氮固氮菌能够将空气中的氮转化为植物可利用的氮素，供植物生长发育所需。
比如，一些水稻品种就能够与自由生
活的氮固氮菌共生，通过这种共生关系，水稻能够获取到足够的氮素，促进生长发育。
非豆科作物结瘤固氮的途径主要有两种，一种是通过与根瘤菌共生，形成菌丝网络，将氮转化为植物可利用的氮素；另一种是通过与自由生活的氮固氮菌共生，将空气中的氮转化为植物可利用的氮素。
这些途径为非豆科作物提供了一种重要的氮素来源，促进了植物的生长发育。
固氮植物——精选推荐
固氮植物固氮植物造林, 覆盖及绿肥树种：1, 相思树学名：Acacia confusa Merr. 俗名：相思仔，洋桂花2, 直⼲相思学名：Acacia mangium Willd. 俗名：旋荚相思树。
3, ⾚杨学名：Alnus japonica（Thunb.）Steud. 俗名：台湾⾚杨，台湾桤⽊，⽔柯仔，⽔柳柯本属植物亦称桤⽊，其根系发达，有根瘤菌，有改良⼟壤之效。
台湾原住民（泰耶鲁族）祖先遗训谓于垦植三年后，栽植⾚杨，10_15年后再耕，⼟壤变肥沃。
本种亦为赛夏族矮灵祭之送神⽤树种。
4, 树⾖学名：Cajanus cajan (L.) Mill. 俗名：⽊⾖，Pigon Pea5, ⼭扁⾖学名：Cassia mimosoides L. 俗名：假含羞草6, 铁⼑⽊学名：Cassia siamea Lamarck.7, 黄猪屎⾖学名：Crotalaria anagyroides H. B. K. 俗名：三叶猪屎⾖8, 恒春野百合学名：Crotalaria incana L.9, 太阳⿇学名：Crotalaria juncea L. 俗名：菽⿇，印度⿇10, 长叶野百合学名：Crotalaria lanceolata E. Mey 俗名：长叶猪屎⾖11, 黄野百合学名：Crotalaria pallida Ait. 俗名：猪屎⾖，⼤眼蓝12, ⼤叶野百合学名：Crotalaria verrucosa L13, 光萼野百合学名：Crotalaria zanzibarica Benth. 俗名：南美猪屎⾖，⼤野百合14, 柳衫学名：Cryptomeria japonica D. Don 俗名：孔雀杉15, 琉球⼭蚂蝗学名：Desmodium laxum DC. spp. laterale (Schindler) Ohashi 本种具根瘤，因此可供作绿肥并可收改良⼟壤肥⼒之效，尚可作为覆盖植物，⼜其性喜⽣长于潮湿之林下，故颇耐荫。
生物固氮(名词)
德国植物学家拜尔（1888）首次在半寄生性草本植物草山萝和大猪鼻花（属于非豆科植物）的根部发现了根 瘤，但这一奇特的现象并没有引起人们的**。特里尼克（Trinick)（1973）首次证实，豇豆属植物根系中所存在 的根瘤菌能与榆科植物共生结瘤固氮。帕甘（Pagan）等（1975）在试验中发现，在没有宿主植物细胞的情况下， 豇豆根瘤菌能在人工培养基上独立生活和自行固氮，否定了长期以来一直认为根瘤脱离宿主植物就不能固氮的传 统观念。如今已经知道，在残留的根部形成根瘤的非豆科植物的数量并不少，仅在俄罗斯的西伯利亚就有75个物 种，分属于21个科，其中在进化史中最为年青的菊科植物中，其根系形成根瘤是一种最常见的现象。在新几内亚， 在榆科的狗儿屎属植物Parasporiarogosa通常生长在茶叶树的行间，在其根部很容易发现与热带豆科植物相类似 的结瘤现象。
自生固氮微生物的特点是在土壤中能够独立进行固氮的微生物，如圆褐固氮菌。它呈杆状或球状，它具有较 强的固氮能力，并且能够分泌生长素，促进植物的生长和果实的发育。其代谢类型为异养需氧型，其固氮量较 小。
固氮形式
联合固氮 微生物
固氮菌 根瘤菌
联合固氮
有些固氮微生物如固氮螺菌、雀稗固氮菌等。能够生活在玉米、雀稗、水稻和甘蔗等植物根内的皮层细胞之 间。这些固氮微生物和共生的植物之间具有一定的专一性，但是不形成根瘤那样的特殊结构。这些微生物还能够 自行固氮，它们的固氮特点介于自生固氮和共生固氮之间，这种固氮形式叫做联合固氮。
根瘤菌
根瘤菌根瘤菌(root nodule bacteria）是与豆科植物共生，形成根瘤并固定空气中的氮气供植物营养的 一类杆状细菌。这种共生体系具有很强的固氮能力。已知全世界豆科植物近两万种。根瘤菌是通过豆科植物根毛、 侧根杈口（如花生）或其他部位侵入，形成侵入线，进到根的皮层，刺激宿主皮层细胞分裂，形成根瘤，根瘤菌 从侵入线进到根瘤细胞，继续繁殖，根瘤中含有根瘤菌的细胞群构成含菌组织。
固氮细菌种类和功能多样性研究及其在植物栽培中的应用
固氮细菌种类和功能多样性研究及其在植物栽培中的应用固氮细菌是指能够利用空气中的氮气，将其转化为植物可利用的氮素的微生物。
它们广泛存在于土壤中，在自然界中起到了极为重要的生态角色。
目前已经发现的固氮细菌种类非常丰富，其功能也非常多样。
本文将介绍一些有代表性的固氮细菌种类及其在植物栽培中的应用。
一、菌根固氮细菌菌根固氮细菌是存在于植物根系内的一类细菌。
它们与植物根系形成共生关系，能够将氮气转化为植物可利用的氮素，为植物提供养分。
常见的菌根固氮细菌有根瘤菌和假单胞菌等。
根瘤菌是菌根固氮中最为重要的一类细菌。
它们与豆科植物、蚕豆等植物共生，形成根瘤结节。
在结节内，根瘤菌能够利用豆科植物的血红蛋白，将空气中的氮气转化为植物可利用的氮素，供给植物生长发育所需。
豆科植物种植时，可以通过接种根瘤菌来增加土壤中的氮素含量，提高植物的产量。
假单胞菌是另一类常见的菌根固氮细菌。
它们与非豆科植物共生，能够为这些植物固氮。
同时，假单胞菌还能够分解土壤中的有机物，促进土壤养分的循环。
在非豆科植物的种植中，使用假单胞菌可以增加土壤中的氮素含量，有利于植物生长。
二、自由生活固氮细菌除了菌根固氮细菌，自由生活固氮细菌也是一类重要的固氮微生物。
它们不依赖于植物，能够利用空气中的氮气进行固氮，为土壤提供养分。
常见的自由生活固氮细菌有氢氧化物氧化菌和蓝细菌等。
氢氧化物氧化菌是一类广泛存在于自然界中的固氮细菌。
它们喜欢生长在含氧环境中，能够利用土壤中的氢氧化物进行固氮。
在自然界中，氢氧化物氧化菌能够利用空气中的氮气为土壤提供氮素，促进植物生长。
在农业生产中，可以通过使用氢氧化物氧化菌来增加土壤中的氮素含量，提高作物产量。
蓝细菌是一类非常特别的固氮细菌。
它们属于光合细菌，可以利用阳光进行能量合成。
同时，蓝细菌还能够固氮，为土壤提供氮素。
在一些土壤贫瘠的地区，使用蓝细菌可以有效地提高土壤中的氮素含量，推进农业生产的发展。
三、固氮细菌在植物栽培中的应用固氮细菌在植物栽培中的应用已经被广泛研究和应用。
植物固氮的机制和应用
植物固氮的机制和应用氮素是植物生长中必不可少的元素，它促进了叶片、茎和根的生长和发育。
然而，在自然环境中，氮素的含量极为有限，特别是在土地、水域和海洋中，氮素含量都很低，难以满足植物的需求，因此对于植物来说，如何获取足够的氮素是一个重要的问题。
在此情况下，植物固氮成为了一个有效的解决办法。
一、植物固氮的机制固氮是指利用某些特殊的生物体，将空气中的氮气转变为植物可以利用的氮源的过程。
细菌、蓝藻和一些植物都可以进行固氮作用。
植物固氮的机制类似于细菌和蓝藻，主要是通过共生作用和转化氮的酶促反应来实现。
1. 共生作用植物固氮的一种方式是和一些固氮生物建立共生关系，其中最常见的就是根瘤菌和豆科植物之间的共生关系。
豆科植物的根部会形成根瘤，里面生活着根瘤菌，这些根瘤菌能够通过群体作用和豆科植物共同开发土壤中的氮元素。
根瘤菌进入豆科植物根部之后，能够把氮源转化成了可供植物吸收利用的铵态氮，而植物则可以利用这些铵态氮来合成蛋白质等重要有机物质。
2. 酶促反应另一种常见的植物固氮方式是利用酶促反应将空气中的氮气转变为固氮物质。
在这个过程中，植物会产生一种称为“固氮酶”的酶，这个酶可以催化氮气和氢分子结合形成铵态氮，从而为植物提供固氮物质。
在低氧、低pH、低温等环境中，固氮酶的活性都会受到一定的抑制，因此植物固氮能力下降。
二、植物固氮的应用植物固氮的应用有很多，特别是在农业生产中，它的价值体现得尤为明显。
以下就是几个植物固氮的应用实例：1. 合理使用有机肥有机肥的主要成分就是由腐烂植物和动物排泄物等组成，其中自然含有丰富的固氮菌，在施用有机肥的时候，这些固氮菌就会随之一起施入土壤中，增加土壤中的固氮菌菌群，从而改善植物的根系环境，提高植物吸收氮素的能力。
2. 种植豆科作物豆科植物富含固氮菌，通过和这些固氮菌的共生关系，可以提高土地中铵态氮的利用效率。
因此，种植豆科植物可以显著地增加土壤中的固氮菌数量，从而改善土地质量，也可以使土地更为肥沃，增加农作物产量。
植物固氮原理
植物固氮原理
植物固氮是指植物通过与一些固氮菌共生，在根瘤中将空气中的氮固定为可利用的氨，为植物提供了养分，具有重要的生态和农业价值。
下面将介绍植物固氮的原理。
一、背景
氮是植物所需的大量元素之一，但大气中的氮主要以N2形式存在，难以直接被植物利用。
因此，植物需要将氨基化合物作为其N源，而固氮是将N2转化为氨基化合物的重要途径。
二、原理
植物固氮的原理是通过与一些固氮菌根瘤共生。
这些固氮菌根据菌株的不同，可分为弗兰克氏菌、罗德氏菌、其他菌等。
在这些固氮菌共生的根瘤中，植物提供了碳源，为固氮菌提供生存的能量，而固氮菌则利用酶将N2转化为NH3或NO3，再利用酶将NH3或NO3转化为氨基酸等化合物。
植物利用这些化合物作为其N源，为其提供了养分。
需要注意的是，尽管大多数植物无法直接固氮，但在自然界中也有一
些植物可以直接固氮，如豆科植物和一些水生植物。
三、意义
植物固氮的意义不仅在于为植物提供了养分，也在于对环境的意义。
固氮不仅可以提高土壤中的N含量，还可以减少对化学肥料的依赖，从而减少了对环境的污染。
此外，植物固氮也可以与其他植物的共生关系一同发挥生态作用，形成如洋芋和牛至这样的良好互补作用。
综上所述，植物固氮是一种重要的生物固氮作用，为植物提供了所需的养分，也起到了环保的作用。
固氮的三个方法
固氮的三个方法固氮是生态学中许多物种固定大气中的氮气（N2）形成有机化合物而进行的过程。
这是非常重要的过程，因为氮是生命中必需的元素之一，但只有极少数微生物和植物能够利用空气中的氮气，这使得氮成为生态系统中的最大限制因素之一。
为了解决这个问题，研究者们发现了固氮的三种方法。
1. 土壤中固氮土壤中固氮是指利用微生物将大气中的氮转化为氨、硝酸根离子或亚硝酸盐的过程。
土壤中的微生物包括一些细菌和真菌，其中最重要的是根瘤菌和蓝藻。
根瘤菌生活在豆科植物（豌豆、花生等）的根瘤内，以植物提供的养料为基础，在大气中吸收的氮气和植物根系提供的葡萄糖等协同作用下，将氮固定为植物可利用的形式。
而蓝藻在自然环境中广泛分布，它们能够直接利用大气中的氮气进行固氮。
这使得土壤中的固氮成为自然界中最为广泛应用的固氮方式。
2. 工业固氮自从发现了化学方法进行固氮后，工业固氮就成为了最为普遍的固氮方法之一。
工业固氮是指利用化学反应将大气中的氮气转化为用于化学品生产的氨化合物。
这种方法的应用范围十分广泛，可以用于肥料、化学品和能源生产等领域。
然而，工业固氮提供的氮化合物大多数只能通过化学合成的方式获得，这使得它十分昂贵，并且也会导致环境污染的问题。
3. 生物固氮的人工实现人造生物固氮是指通过利用工程方式，将天然的固氮过程人工实现。
这种方法的应用范围十分广泛，它可以用于制备有机肥料和燃料，以及改良环境和土壤。
例如，利用可持续生产技术研究人可能制备挥发性的固体有机肥料，它们通过插入大鼠结肠菌的基因，可以将氮从空气中固定到总之，氮是生命中必需的元素，而固氮是生态系统中非常关键的过程。
尽管这种过程在自然界中十分常见，但人们发现通过工业化和人工实现，固氮的应用范围可以进一步拓展。
了解这些方法的优缺点会让我们更好地理解氮循环以及固氮在生命中的重要性。
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精品资源
非豆科植物固氮
空气中含有大量的氮素，但并不能直接为高等植物吸收利用，只有在某些土壤微生物与植物共生，通过体内固氮酶的作用，将大气中氮还原成氨等氨化物的过程，植株才能利用大气氮。
农业生产中常见的豆科植物根系上着生大量的根瘤菌，可以从空气中吸收和固定大量的氮素，这种作用称为生物固氮作用。
大部分农作物由于缺乏共生固氮菌的作用，必须依赖氮肥供应才能生长。
长期以来，生物固氮是世界科学家关心和研究的重点。
人们总是期望广大农田的粮食作物中能和豆科作物一样有固氮自肥的能力，以减少对化肥的依赖。
所以，科学家最感兴趣的题目，是把豆科植物的根瘤菌奇妙的固氮能力转移给其他非豆科农作物，使之从空气中固定氮素以获取作物高产。
70年代中期，随着遗传工程的兴起，首先实现了细菌之间的固氮基因转移，为人们达到这种梦寐以求的目标展示了美好的前景。
固氮遗传工程的主要研究目的是用遗传操作技术，将固氮微生物的固氮基因转移到非固氮微生物或农作物中，以扩大生物固氮的新资源。
80年代后期，美国科学家应用豆科宿主植物的提取物驯化出新根瘤菌转变菌株，用以处理小麦、水稻、高粱等7种非豆科植物能结瘤固氮。
这些新菌株已分别命名为小麦根瘤菌、水稻根瘤菌等。
中国和德国的科学家进行合作研究，选用固氮根瘤菌作菌种，通过2，4－D 诱导其在小麦根部结瘤定殖，结果测定出诱发的根瘤有明显固氮酶活性。
此后，我国科学家将固氮螺菌导入小麦根部结瘤，也测出固氮酶活性。
通过15N同位素稀释法检测盆栽试验中诱发结瘤的麦苗固氮能力，连续4年5次试验测定证明，平均可从空气中固定15％氮素；15N同位素标记法检测证明，所固定的氮素中有1／3左右的氮素已转移到植株茎叶中。
这些研究结果证明，目前非豆科作物结瘤固氮研究在结瘤和固氮两大关键技术方面已有全面突破，不仅可将根瘤菌移植到小麦根部结瘤，而且还突破了禾木科植物天然缺乏豆血红蛋白不能和根瘤共生固氮的障碍，终于使人工诱发的非豆科作物根瘤表达固氮能力。
日本国立遗传研究所的科学家成功地将豆类作物固氮基因移植到水稻根际微生物中。
这种水稻新品种，约有20％的氮素来自根际微生物的固氮作用。
澳大利亚科学家用强力诱变剂处理大豆，培育出一种新型的“超级分枝豆”，其根系固氮能力比普通大豆高出35倍，可以显著地提高土壤肥力，增加大豆产量。
生物固氮研究工作一旦有新的突破，农业生产上就可能摆脱对氮肥的依赖并把产量提高到一个新水平。
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