豆科植物為什么能固氮？

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 %。

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。