自生固氮 共生固氮 联合固氮。在自然界, 自生固氮微生物种类很多, 分散地分布在细菌和蓝细菌的不同科、 属和不同的生理群中。 红螺菌、 红硫细菌、 绿硫细菌和梭状芽胞杆菌等都是自生固氮菌, 利用光能或化能固定氮素。共生固氮微生物根据新陈代谢类型可分为异养需氧型,包括根瘤菌(与豆科植物互利共生)、 弗兰克氏放线菌(与桤木属、 杨梅属、 沙棘属等 200 多种非豆科植物互利共生) ;自养需氧型, 指念珠藻属、 鱼腥藻等属的蓝藻与红浮萍等水生蕨类、 罗汉果等裸子植物、地衣中的真菌等互利共生。在固氮的微生物中有一类属于自由生活的类群，它们和共生的植物之间具有一定的专一性，但是不形成根瘤那样的特殊结构，
这些微生物能够自行固氮，它们的固氮特点介于自生固氮和共生固氮之间，称为联合固氮。
固氮微生物种类
1、自生固氮微生物
光合固氮微生物 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。
化能自养固氮微生物 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。
异养固氮微生物 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。
2、共生固氮微生物 有些微生物种类只能或主要是在与其他生物营共生生活时固氮。
根瘤菌和豆类共生体系 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：
苜蓿根瘤菌——苜蓿、草木樨 ；三叶草根瘤菌——三叶草；豌豆根瘤菌——豌豆、蚕豆；菜豆根瘤菌——菜豆；紫云英根瘤菌——紫云英；大豆根瘤菌——大豆；豇豆根瘤菌——豇豆、花生、绿豆、赤豆、柽麻、扁豆、刀豆等。
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。
3、联合固氮微生物
有些固氮微生物如固氮螺菌、雀稗固氮菌等，能够生活在玉米、雀稗、水稻和甘蔗等植物根内的皮层细胞之间。这些固氮微生物和共生的植物之间具有一定的专一性，但是不形成根瘤那样的特殊结构。这些微生物还能够自行固氮，它们的固氮特点介于自生固氮和共生固氮之间，这种固氮形式叫做联合固氮。联合固氮微生物常见的有以下两种类型：
（1）红萍和鱼腥藻联合体系 红萍（又称绿萍，学名满江红）鳞片叶的叶腔内有鱼腥藻生长，行共生固氮作用。
（2）固氮地衣 有些地衣的光合伙伴是固氮蓝细菌，能进行固氮作用。
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。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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