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生物固氮与固氮生物 氮素是农作物的主要营养元素，土壤缺氮是目前农业生产上存在的一个大问题。大气中氮气含量约占五分之四，是丰富的氮素资源。据测定，一亩土地的上空就有5000多吨氮气，相当于3万吨碳铵。由于这些氮气是以分子状态存在，所以绝大多数作物难以直接吸收利用。可是，某些固氮生物就有着奇特的固氮本领，能够把空中的游离氮气吸收，然后再转化变成作物可利用的“氨态氮”。人们把这一过程，叫做“生物固氮”，把有“固氮”本领的生物叫做“固氮生物”。 固氮生物为什么能够固氮呢？原来某些菌类微生物体内有一种固氮酶，能够把从空气中吸收的分子氮变为氨态氮，使之变成可供作物利用的含氮化合物。 生物固氮有两种形式：一是自生固氮，自生固氮菌存在于土壤及植物根系周围；二是共生固氮，共生固氮菌生活于植物组织内，与植物建立共生关系。自生固氮菌在适宜的条件下，一亩能固氮1—3公斤。共生固氮是微生物通过刺激植物结瘤来进行固氮，如豆科植物的根瘤中栖居着一种根瘤菌，而根瘤中含有一种豆血红肮，它能与氧气紧密结合，使根瘤呈低氧状态，以利根瘤菌体中的固氮酶固氮，一般每亩能固氮10—12公斤。 通常人们认为，固氮生物一般主要是豆科植物。其实，能够进行生物固氮的并非只有豆科植物，许多非豆科植物也具有共生固氮能力。据说世界上已发现有四五百种非豆科共生固氮植物。自从五十年代以来，人们发现独立生活于土壤中能自行固氮的细菌，有好气性的棕色固氮菌，厌气性的巴氏杆菌等。在生产实践中，人们还发现非豆科植物的许多种与微生物共生固氮，特别是玉米根系的带脂螺菌与豆科植物的根瘤菌不相上下。近年来，人们又发现了另一种自生固氮生物——蓝藻，它具有较高的固氮能力，能够分泌出大量的氨基酸、多肽和激素等。科学家们按照固氮生物的生活习性和固氮方式，把它们分为共生、自生、光合固氮菌和蓝藻等四大类，统称为固氮生物的“四大家族”。 目前，国内外生物学家正在研究固氮酶的分子结构以及固氮催化原理，以便为模拟生物固氮提供科学依据。为期不远，人类可以用生物固氮的方法来解决氮素不足的问题。 （彭福川） （原载1990年12月15日《萍乡农业科技》第四版） |
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