第二节生物固氮.doc

【生物固氮】是自然界中的一种重要过程，指的是某些微生物能够将大气中的氮气（N2）转化为氨（NH3）或其他含氮化合物，这一过程称为固氮。生物固氮对于全球氮循环至关重要，因为大部分植物无法直接利用大气中的氮气，而依赖于这种转化后的氮化合物。 【固氮微生物】分为两类：共生固氮微生物和自生固氮微生物。共生固氮微生物如**根瘤菌**，它们与豆科植物（如大豆、蚕豆）形成共生关系，在豆科植物的根部形成**根瘤**，在这个过程中根瘤菌将氮气转化为氨，供给植物使用，而植物则为根瘤菌提供碳水化合物等营养物质。例如，大豆与根瘤菌的共生关系使得农田在种植大豆后能显著提高土壤的氮含量。自生固氮微生物，如**圆褐固氮菌**，则在土壤中独立生活，无需与植物共生，也能将氮气转化为氨。 氮是生命活动中必不可少的元素，参与了光合作用的关键分子如**酶**、**ATP**和**NADPH**的合成。这些分子对于光合作用的进行以及能量转移至关重要。 【农业生产应用】中，生物固氮可以减少对化学肥料的依赖，降低环境污染，提高农业生态系统的可持续性。例如，通过**拌种**豆科作物种子，可以促进根瘤菌与植物的共生，从而提高作物的氮吸收能力和产量。如果在大豆田改种蚕豆，由于根瘤菌具有特异性，可能无法有效地与蚕豆共生，导致根瘤数量减少，影响作物的氮素供应，从而降低产量。 非豆科作物若能进行生物固氮，将显著提高其产量，并有助于**生态环境的保护**，减少化肥使用带来的水土污染。共生固氮微生物与自生固氮微生物的区别在于共生固氮微生物需要与特定的植物共生并在植物根内固氮，而自生固氮微生物则可在土壤中独立完成固氮过程。两者共同点是都能将大气中的氮还原为氨。 地球上的固氮途径主要有三种：**大气固氮**（如闪电）、**生物固氮**和**工业固氮**（哈柏-博世法）。其中，生物固氮和大气固氮产生的含氮化合物是植物获取氮的主要途径。植物不能直接吸收大气中的氮气，需要通过固氮微生物或土壤中的**硝化细菌**将氮气转化为硝酸盐，再被植物吸收。而植物、动物死亡后，体内的氮素会通过**反硝化细菌**的作用转化为氮气返回大气。 土壤获取氮素的途径包括生物固氮和施用含氮肥料。生物固氮是自然的氮输入方式，而施用含氮肥料是人工补充氮素的方法。 对于生物固氮的理解，正确的选项是A，固氮微生物将空气中的氮气（N2）还原为氨（NH3）。错误的选项包括B、C、D，它们要么混淆了固氮的来源，要么混淆了固氮的方向。 生物固氮是农业生产中重要的自然氮肥来源，它对维持生态平衡、减少化肥使用、提升作物产量具有不可忽视的作用。了解并利用生物固氮机制，对于实现农业可持续发展具有深远意义。