自生固氮菌（Azotobacteria）是自由生活在土壤或水域中，能獨立進行固氮作用的某些細菌。以分子態氮為氮素營養，將其還原為NH3，再合成氨基酸、蛋白質。包括好氧性細菌，如固氮菌屬、固氮螺菌屬以及少數自養菌；兼性厭氧菌，如克雷伯氏菌屬；厭氧菌，如梭狀芽孢桿菌屬的一些種。還有光合細菌如紅螺菌屬、綠菌屬以及藍細菌（藍藻），如魚腥藻屬、念珠藻屬等。
生物固氮是固氮微生物的一種特殊的生理功能，已知具固氮作用的微生物約近50個屬，包括細菌、放線菌和藍細菌（即藍藻），它們的生活方式、固氮作用類型有較大區別，但細胞內都具有固氮酶。不同固氮微生物的固氮酶均由鉬鐵蛋白和鐵蛋白組成。固氮酶必須在厭氧條件下，即在低的氧化還原條件下才能催化反應。固氮作用過程十分復雜，目前還不完全清楚。
固氮作用（nitrogen fixation） 是分子態氮被還原成氨和其他含氮化合物的過程。自然界氮（N2）的固定有兩種方式：一種是非生物固氮，即通過閃電、高溫放電等固氮，這樣形成的氮化物很少；二是生物固氮，即分子態氮在生物體內還原為氨的過程。大氣中90%以上的分子態氮都是通過固氮微生物的作用被還原為氨的。
生物固氮作用（biological nitrogen fixation）：生物固氮是指固氮微生物將大氣中的氮還原成氨的過程。生物固氮只發生在少數的細菌和藻類中。
物固氮概括地說是指某些微生物和藻類通過其體內固氮酶系的作用將分子氮轉變為氨的作用。 因地殼含有極少的可溶性無機氮鹽，所有生物幾乎都需要依賴固氮生物固定大氣中的氮而生存，因此生物固氮對維持自然界的氮循環起著極為重要的作用。對固氮生物的研究和利用能為農業開辟肥源，對維持和提高土壤肥力有很大意義。
起固氮作用的化學方程式高溫高壓催化劑條件下 N2+3H2=2NH3,高溫高壓下 4NH3+5O2=4NO+6H2O2NO+O2=2NO2(這個反應速度很快,基本上在實驗室里,制出的NO一見空氣全部變成紅棕色就是NO2)
所謂固氮就是把氮氣轉化成別的化合物,只要把氮氣轉化了成別的東西就是固氮固氮有3種方式1.高能固氮,就是閃電了,N2在閃電下,成為NO,再轉化成NO22.人工固氮,就是制NH3,N2+H23.生物固氮,就是固氮類的生物,比如根瘤菌,原褐固氮菌等等.
固氮作用與生物固氮的區別將空氣中的氮轉變為含氮的養料，供豆科植物利用，這屬于自然界中的生物固氮現象。生物固氮是指固氮微生物將大氣中的氮還原成氨的過程。自然界中有兩類固氮微生物：一類是共生的；另一類是自生的。共生固氮微生物是指與一些綠色植物互利共生的固氮微生物，如根瘤菌（生理特點：專一性，互利共生）。自生固氮微生物是指在土壤中能夠獨立進行固氮的微生物，其中，多數是一類叫做自生固氮菌的細菌。自生固氮微生物大多是桿菌或短桿菌，單生或對生。
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