豆科植物为什么能固氮？

2019-11-26

           豆科植物           

豆科植物为双子叶植物， 是被子植物中继菊科和兰科之后的第三大科，分为含羞草亚科、苏木亚科（ 云实亚科）和蝶形花亚科， 被定为世界广布科， 或称亚世界分布科，我国的豆科植物约有33族169属1518种。

豆科植物中的含羞草亚科、云实亚科和蝶形花亚科的结瘤率有很大差异， 分别为90.4％、28.2％和98.7％。

通过对贵州省豆科植物结瘤固氮资源的调查,共采集根瘤标本242份,分属豆科植物42属103种及变种,其中蝶形花亚科、含羞草亚科、云实亚科植物的结瘤率分别为95%,75%和5%;采集的根瘤中,96%生于寄主的侧根,形状以球形、长柱形为主,颜色多为白色、褐色.对分离纯化的55株根瘤菌进行了回接试验,回接结瘤率为33%.生态条件是影响根瘤的大小、数量以及有效性的原因之一.

空气中的氮含量接近80%，为什么植物还需要施加氮肥呢？

空气中的氮气为游离态氮，并不能直接为植物体所吸收，施加的氮肥都是通过施加铵态氮促进植物的生长。

所以豆科植物是怎样通过自身固氮的呢？

豆科植物固氮主要是根部吸附土壤中的根瘤菌，根瘤菌将游离态氮转化成铵态氮或者是直接吸收土壤中的氮，是一种节约能耗的固氮方式。

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够独立地完成固定大气中的分子氮的作用，自生固氮菌在满足了自身的氮素需要后就不再进行固氮作用，多余的氮会反过来影响他们的固氮系统，因此这种固氮方式效率低下，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，从宿主获得养分，与寄主共同完成固氮作用，这种固氮量要远远大于自生固氮，是天然的氮肥制造工厂。豆科植物与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总量的 65 %。

  根瘤菌

豆科植物对应的根瘤菌也不是专一的，有些根瘤菌具有非常广泛的宿主范围，即“广谱共生”现象，例如，中国海南省的山蚂蝗等 12 属植物的根瘤菌为同一个种。同一种豆科植物同样可被不同的根瘤菌属种侵入，例如中国的大豆可与 3 属 7 种根瘤菌正常结瘤固氮。

根瘤菌不仅能为植物提供氮肥，也能为土壤增加氮的含量。在一些地区，为了提高土壤肥力，农民大量种植豆科绿肥作物，如紫云英、苜蓿等，根瘤菌与这些绿肥作物共同生长的过程中，会把空气中的氮气转换为能被绿肥作物利用的氮素，固定在植物中，这样每一株作物就是一个微型肥料加工厂，当植物长大后，通过整株还田的方式，氮素全部进入土壤，土壤有机质含量和氮素含量都不断提高，为生产更多的粮食打下了坚实的基础。

本期作者

工学院     王利媛

非豆科固氮植物有哪些？对重金属有抗性，在厂矿区栽植的最佳答案由提问者推荐匿名用户1、桤木，桤木根系发达，具有根瘤或菌根，为非豆科固氮树种，固氮能力强，能固沙保土，增加土壤肥力，是理想的生态防护林和混交林树种，桤木喜水湿，多生于河滩，溪沟两边及低湿地，是河岸护堤和水湿地区重要造林树种，适应性强，耐瘠薄，生长迅速，是理想的荒山绿化树种。
2、沙棘，沙棘是在干旱地区少数具有固氮能力的木本植物。沙棘虽然不是豆科植物，但也与某些固氮菌共生，这些固氮菌在沙棘的根系上生长，形成根瘤。这种特性，对于沙棘在恶劣境地生存具有重要的生态学意义。除豆科植物的根瘤菌外，还有牧草和其他禾科作物根部的固氮螺旋杆菌、一些原核低等植物——固氮蓝藻、自生固氮菌体内都含有固氮酶，这些酶有固氮作用。这一类属自然固氮的生物固氮。
共生固氮微生物可以分为两类：一类是与豆科植物互利共生的根瘤菌，以及与桤木属、杨梅属和沙棘属等非豆科植物共生的弗兰克氏放线菌；另一类是与红萍（又叫做满江红）等水生蕨类植物或罗汉松等裸子植物共生的蓝藻。由蓝藻和某些真菌形成的地衣也属于这一类。
　　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。