當(dāng)拔起豆科植物，如大豆、紫云英時(shí)，大家會(huì)發(fā)現(xiàn)這些植物的根部有一些小小的顆粒，那些顆粒便是土壤中的根瘤菌和植物共同形成的根瘤。
根瘤菌家族數(shù)量龐大，現(xiàn)包括7屬36種, 一般指的是根瘤菌屬和慢生根瘤菌屬；兩屬都屬于根瘤菌目。根瘤菌屬是1889年由B．弗蘭克建立的，包括豌豆根瘤菌、苜蓿根瘤菌和百脈根瘤菌。根瘤菌生活在土壤中，當(dāng)人們還沒(méi)有在土壤上種植豆科植物的時(shí)候，根瘤菌只能依靠地里的枯枝嫩葉過(guò)著默默無(wú)聞的腐生生活。一旦土壤里種上了豆科植物，并長(zhǎng)出幼苗，根瘤就立即啟動(dòng)搬家的進(jìn)程，住進(jìn)大豆的根內(nèi)，同豆科植物的根相結(jié)合，形成共生關(guān)系。慢生根瘤菌屬是D．C．喬丹于1982年從根瘤菌屬中分化出來(lái)的，屬內(nèi)暫有一種，即曾經(jīng)稱為大豆根瘤菌的大豆慢生根瘤菌。
根瘤菌的搬家，跟豆科植物的主動(dòng)迎接是分不開(kāi)的。豆科植物的根毛可以分泌一種特殊的蛋白質(zhì)，專門“招待”根瘤菌，而且每一種根瘤菌只和一種豆科植物相結(jié)合，對(duì)其他根瘤菌是不理睬的，好像一把鎖對(duì)應(yīng)一把鑰匙似的，科學(xué)家把這種現(xiàn)象叫做根瘤菌的專一性。根瘤菌聚集到某種豆科植物的根毛表面，就會(huì)從根毛鉆進(jìn)根的皮層細(xì)胞，同時(shí)會(huì)分泌出物質(zhì)，刺激根的皮層細(xì)胞不斷分裂新細(xì)胞，幾天后向外鼓起，形成了肉眼可見(jiàn)的小根瘤。根瘤就是根瘤菌的“營(yíng)房”，也是根瘤菌固定空氣中氮素的工作場(chǎng)所。
根瘤菌在大豆根瘤中安營(yíng)扎寨后，就開(kāi)始形成互助組，相互幫助對(duì)方成長(zhǎng)，直到大豆成熟。大豆通過(guò)根部吸收來(lái)的水和無(wú)機(jī)鹽及由葉子制造的有機(jī)物質(zhì)，除了滿足自身的需要外還會(huì)留出一部分送給根瘤菌，作為我們制造氮肥所需的物質(zhì)和能源，而根瘤菌則發(fā)揮自身的特長(zhǎng)，依靠“金剛鉆”----固氮酶，把空氣中的分子態(tài)氮加工成氨和氨的化合物。二者配合得很默契，互通有無(wú)。這種相互合作的關(guān)系，一直到豆子收獲才暫告結(jié)束。大豆收獲后，大豆根部開(kāi)始腐爛，根瘤也隨之被破壞，于是，根瘤菌又回到了土壤懷抱中去，來(lái)年再種大豆時(shí)，重新跟大豆合作。
每個(gè)根瘤都是一個(gè)小小的氮肥廠。有科學(xué)家推算豆科植物的氮肥廠比世界上任何一個(gè)氮肥廠的產(chǎn)量都要高得多。地球上每年由根瘤菌固定空氣中的氮素相當(dāng)于26180萬(wàn)噸硫酸銨氮肥提供的氮數(shù)量。如果設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為3000噸的合成氨廠來(lái)生產(chǎn)這些氮肥，那么就得興建87266個(gè)，可以設(shè)想根瘤菌每年為人類節(jié)省多少開(kāi)支！
由于根瘤菌生產(chǎn)氮肥不需要花錢辦工廠，也不需要特別的機(jī)器和勞動(dòng)力，只要豆科植物在播種的時(shí)候讓根瘤菌親一親，抱一抱就行。因此，人們利用根瘤菌這種特異功能為作物生產(chǎn)更多的氮肥。據(jù)科學(xué)家試驗(yàn)，用0．5公斤大豆根瘤菌劑拌5畝地的大豆種子的播種量，大豆可增產(chǎn)12％～18％；用花生根瘤菌拌種，花生可增產(chǎn)10％～26％。
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(qū)，為了提高土壤肥力，農(nóng)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(zhǎng)的過(guò)程中，會(huì)把空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)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(gè)微型肥料加工廠，當(dāng)植物長(zhǎng)大后，通過(guò)整株還田的方式，氮素全部進(jìn)入土壤，土壤有機(jī)質(zhì)含量和氮素含量都不斷提高，為生產(chǎn)更多的糧食打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
根瘤菌
根瘤菌對(duì)比實(shí)驗(yàn)