固氮微生物的固氮作用

固氮微生物能将大气中的氮气转化为氨，这一过程对生态系统至关重要。豆科植物根瘤中的根瘤菌是最典型的例子，这些微生物与植物形成共生关系，为植物提供可直接利用的氮源。土壤中的自生固氮菌如固氮螺菌也能独立进行固氮作用，增加土壤肥力。农田中接种固氮微生物可减少化肥使用量，降低环境污染。海洋中的固氮蓝藻每年固定大量氮气，维持海洋氮循环平衡。

固氮酶是微生物固氮的关键，这种酶需要在无氧环境中才能高效工作。微生物通过多种机制保护固氮酶免受氧气伤害，如形成特殊细胞结构或提高呼吸速率。全球每年生物固氮量约2亿吨，相当于工业合成氮肥的3倍。固氮微生物的代谢活动还影响土壤pH值和有机质含量，改善土壤结构。某些固氮微生物还能产生植物生长激素，促进作物根系发育，提高植物抗逆性。