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豆科植物為什么能固氮?

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           豆科植物           

豆科植物為雙子葉植物, 是被子植物中繼菊科和蘭科之后的第三大科,分為含羞草亞科、蘇木亞科( 云實亞科)和蝶形花亞科, 被定為世界廣布科, 或稱亞世界分布科,我國的豆科植物約有33族169屬1518種。


豆科植物中的含羞草亞科、云實亞科和蝶形花亞科的結瘤率有很大差異, 分別為90.4%、28.2%和98.7%。





空氣中的氮含量接近80%,為什么植物還需要施加氮肥呢?

空氣中的氮氣為游離態氮,并不能直接為植物體所吸收,施加的氮肥都是通過施加銨態氮促進植物的生長。


所以豆科植物是怎樣通過自身固氮的呢?

豆科植物固氮主要是根部吸附土壤中的根瘤菌,根瘤菌將游離態氮轉化成銨態氮或者是直接吸收土壤中的氮,是一種節約能耗的固氮方式。




  生物 固氮 


生物固氮括自身固氮和共生固氮。

自生固氮是指某些微生物能夠獨立地完成固定大氣中的分子氮的作用,自生固氮菌在滿足了自身的氮素需要后就不再進行固氮作用,多余的氮會反過來影響他們的固氮系統,因此這種固氮方式效率低下,固氮量有限。共生固氮是指固氮微生物和宿主植物生活在一起,從宿主獲得養分,與寄主共同完成固氮作用,這種固氮量要遠遠大于自生固氮,是天然的氮肥制造工廠。豆科植物與根瘤菌的固氮方式是典型的共生固氮,其固氮量占生物固氮總量的 65 %。


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  根瘤菌  


豆科植物對應的根瘤菌也不是專一的,有些根瘤菌具有非常廣泛的宿主范圍,即“廣譜共生”現象,例如,中國海南省的山螞蝗等 12 屬植物的根瘤菌為同一個種。同一種豆科植物同樣可被不同的根瘤菌屬種侵入,例如中國的大豆可與 3 屬 7 種根瘤菌正常結瘤固氮。


根瘤菌不僅能為植物提供氮肥,也能為土壤增加氮的含量。在一些地區,為了提高土壤肥力,農民大量種植豆科綠肥作物,如紫云英、苜蓿等,根瘤菌與這些綠肥作物共同生長的過程中,會把空氣中的氮氣轉換為能被綠肥作物利用的氮素,固定在植物中,這樣每一株作物就是一個微型肥料加工廠,當植物長大后,通過整株還田的方式,氮素全部進入土壤,土壤有機質含量和氮素含量都不斷提高,為生產更多的糧食打下了堅實的基礎。


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