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全世界每年由于生物固氮作用所固定的氮素量可达63~175百万吨

发布时间:2019-09-09 02:39 来源:未知 编辑:admin

  许多种豆类植物能和根瘤菌属的相应种共生。根瘤菌侵入寄生根内,刺激寄主根上形成根瘤,根瘤菌在根瘤内定居并固氮。豆类植物和根瘤菌的共生关系具有属种的专性,一种或一株根瘤菌只能在一定的豆类植物种或品种上共生、结瘤、固氮(见根瘤菌科)。一些重要豆科作物种类和根瘤菌的专适共生关系如下:

  进行异养生活,以适宜的有机碳化合物为碳源和能源,满足生活和固氮的需要。这个生理、生态群包括许多种类,如固氮菌科的所有属、芽孢杆菌属、梭菌属的一些种、固氮螺菌属、肠杆菌科的一些属种、反硫化细菌、产甲烷细菌和其他一些异养细菌的种类。

  非豆类种子植物及其内生菌的共生固氮体系 有些非豆类种子植物也能和某种固氮微生物共生形成根瘤并固氮,如桤木属、杨梅属、木麻黄属等种类的根瘤内有弗兰克氏属放线菌营共生固氮作用。

  是指通过生命活动,将空气中游离态的氮素直接转变为含氮化合物的微生物。固氮微生物种类很多,可分为:好气性自生固氮微生物,厌氧性自生固氮微生物和共生固氮微生物三大类群。前二者独立存在于土壤之中;后者与高等植物如根瘤菌等共生时才能固氮。固定的氮素除供自身生长发育外,部分以无机状态或简单的有机氮化物分泌于体外,供植物吸收利用。

  一切固氮微生物都含有固氮酶,固氮酶催化分子态氮还原为氨(见生物固氮作用)。由于固氮微生物也能利用其他氮源,固氮作用并不是固氮微生物的必需生理功能,所以许多种固氮微生物的生活条件和固氮条件并不完全一致。氮是植物生长的重要营养元素之一,利用固氮微生物提高农作物产量、降低生产成本,是一项重要的农业科学技术。

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  有些化能自养微生物(如氧化亚铁硫杆菌等)能以二氧化碳、亚铁氧化物和分子态氮为碳、能、氮源。

  虽然在古老的农业生产实践中,人们已经认识到种植豆类等作物能够肥田,但对于它们肥田本质的科学理解是在19世纪末。1888年,德国人H.黑里格尔和H.维尔法特证实了只有结瘤的豆类才能利用空气中的分子态氮。同年,荷兰人M.W.拜耶林克从根瘤中分离出根瘤菌的纯培养。1893年,俄国人C.H.维诺格拉茨基分离出能固氮的梭菌。这些工作开创了研究生物固氮和固氮微生物的科学领域。

  能进行光合作用,以二氧化碳为碳源、光合产物为能源进行固氮作用的微生物。有蓝细菌(见蓝藻门)中的许多属种(如念珠藻属鱼腥藻属等)和光合细菌中的红螺菌属以及绿硫菌属等。

  能够还原分子态氮为氨态氮的微生物。生物固氮作用是自然界中分子态氮转化为氮素化合物的主要作用。全世界每年由于生物固氮作用所固定的氮素量可达63~175百万吨,对农业生产具有重大意义。

  由于研究手段的限制,在20世纪40年代以前,只证实了个别微生物的固氮能力。50年代以来,由于同位素标记技术(13N、15N)和乙炔还原法的应用,证实了许多原核生物都能固氮,但至今还没有发现肯定能够固氮的真核生物。在原核生物的许多种群中都有能固氮的种类,它们各自需要特定的生活条件。按照不同微生物种类的生活和固氮条件的特殊性,可以将固氮微生物区分为若干生理、生态群。

  红萍(又称绿萍,学名满江红)和鱼腥藻联合体系 红萍鳞片叶的叶腔内有鱼腥藻生长,行共生固氮作用。

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