生物固氮與固氮生物
氮素是農(nóng)作物的主要營養(yǎng)元素，土壤缺氮是目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上存在的一個大問題。大氣中氮氣含量約占五分之四，是豐富的氮素資源。據(jù)測定，一畝土地的上空就有5000多噸氮氣，相當于3萬噸碳銨。由于這些氮氣是以分子狀態(tài)存在，所以絕大多數(shù)作物難以直接吸收利用?？墒牵承┕痰锞陀兄嫣氐墓痰绢I，能夠把空中的游離氮氣吸收，然后再轉化變成作物可利用的“氨態(tài)氮”。人們把這一過程，叫做“生物固氮”，把有“固氮”本領的生物叫做“固氮生物”。
固氮生物為什么能夠固氮呢？原來某些菌類微生物體內有一種固氮酶，能夠把從空氣中吸收的分子氮變?yōu)榘睉B(tài)氮，使之變成可供作物利用的含氮化合物。
生物固氮有兩種形式：一是自生固氮，自生固氮菌存在于土壤及植物根系周圍；二是共生固氮，共生固氮菌生活于植物組織內，與植物建立共生關系。自生固氮菌在適宜的條件下，一畝能固氮1—3公斤。共生固氮是微生物通過刺激植物結瘤來進行固氮，如豆科植物的根瘤中棲居著一種根瘤菌，而根瘤中含有一種豆血紅骯，它能與氧氣緊密結合，使根瘤呈低氧狀態(tài)，以利根瘤菌體中的固氮酶固氮，一般每畝能固氮10—12公斤。
通常人們認為，固氮生物一般主要是豆科植物。其實，能夠進行生物固氮的并非只有豆科植物，許多非豆科植物也具有共生固氮能力。據(jù)說世界上已發(fā)現(xiàn)有四五百種非豆科共生固氮植物。自從五十年代以來，人們發(fā)現(xiàn)獨立生活于土壤中能自行固氮的細菌，有好氣性的棕色固氮菌，厭氣性的巴氏桿菌等。在生產(chǎn)實踐中，人們還發(fā)現(xiàn)非豆科植物的許多種與微生物共生固氮，特別是玉米根系的帶脂螺菌與豆科植物的根瘤菌不相上下。近年來，人們又發(fā)現(xiàn)了另一種自生固氮生物——藍藻，它具有較高的固氮能力，能夠分泌出大量的氨基酸、多肽和激素等?？茖W家們按照固氮生物的生活習性和固氮方式，把它們分為共生、自生、光合固氮菌和藍藻等四大類，統(tǒng)稱為固氮生物的“四大家族”。
目前，國內外生物學家正在研究固氮酶的分子結構以及固氮催化原理，以便為模擬生物固氮提供科學依據(jù)。為期不遠，人類可以用生物固氮的方法來解決氮素不足的問題。
（彭福川）
（原載1990年12月15日《萍鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)科技》第四版）
