微生物自生或與植物共生，將大氣中的分子態氮氣轉化為農作物可吸收的氨的過程，稱為生物固氮。生物固氮的種類很多。1886年Beijerinck分離到共生固氮的根瘤菌。1901年，M.W.拜耶林克發現並描述了2種固氮菌：一是褐色固氮菌，常生活於中性或鹼性土壤中；二是活潑固氨菌，常生活於水中。後來，各國學者相繼分離出許多不同的菌株。1938年，C.H.維諾格拉茨基將生產孢囊的菌株（以褐色固氨菌為代表）歸屬於固氨菌屬，將不產生孢囊的菌株（以活潑固氨菌為代表）歸屬於固氮單胞菌屬。1950年，H.G.德克斯提出建立拜耶林克氏菌屬，其主要特徵是細胞兩端有折光性顆粒（類脂質）。1960年，H.L.延森等提出建立德克斯氏菌屬，包括生長在熱帶酸性土壤中的種類。至今，所研究過的固氮生物約有5個屬和100種。
1.固氨菌的分類
(1)按固氮菌的生活方式分 可將其分為自生固氮菌、共生固氮菌和聯合固氮菌。
自生固氮菌：能獨立進行固氮，在固氨酶的作用下將分子氮轉化成氨，但不釋放到環境中，而是進一步合成胺基酸，組成自身蛋白質。固定的氮素只有當固氮微生物死亡後通過氨化作用才能被植物吸收，固氮效率較低。
共生固氮菌：只有和植物互利共生時，才能固定空氣中的分子態氮。它們可分為兩類：一類是與豆科植物互利共生的根瘤菌，以及與欄木屬、楊梅屬和沙棘屬等非豆科植物共生的弗蘭克氏放線菌；另一類是與紅萍（又稱為滿江紅）等水生藤類植物或羅漢松等裸子植物共生的藍藻。由藍藻和某些真菌形成的地衣也屬於這一類。
聯合固氮菌：必須生活在植物根際、葉面或動物腸道等處才能進行固氮。這類固氮菌和共生的植物之間具有一定的專一性，但是不形成根瘤那樣的特殊結構，也能自行固氮。它們的固氮特點介於自生固氮和共生固氮之間，這種固氮形式稱為聯合固氮。
(2)按對氧氣的需求分可分為好氧固氮菌、兼性厭氧固氮菌及厭氧固氮菌。
好氧固氮菌：包括化能異養菌、光能異養菌、化能自養菌。
化能異養菌：固氮菌屬（Azotobacter)、拜耶林克氏菌（Bei-jerinckia)、固氮單胞菌屬（Azomonas)、固氮球菌屬（Azococ-cus)、德克斯氏菌屬（Derxia)、黃色分枝桿菌（Mycobacterium flaum)、自養棒桿菌（Corynebacterium autotrophicum)、產脂螺菌（Spirillum lipoferum)及甲烷氧化硫桿菌等。
光能異養菌：念珠藍菌屬（Nostoc)、魚腥藍菌屬（Anabae-na)、織線藍菌屬（plectonema)等。
化能自養菌：氧化亞鐵硫桿菌（Thiobacillus ferrooxidans)。
微好氧菌主要是化能異養菌，主要有棒桿菌屬（Corynebacte-rium)、固氮螺菌屬（Azospirillum)。
兼性厭氧固氮菌：分為化能異養和光能異養兩類。
化能異養菌：克雷伯氏菌屬（Klebsiella)、無色桿菌屬(Achromobacter)、多黏芽孢桿菌（Bacillus polymyxa)、檸檬酸桿菌屬（Citrobacter)、歐文氏菌屬（Erwinia)、腸桿菌屬（En-terobacter)。
光能異養菌：紅螺菌屬（Rhodospirillum)、紅假單胞菌屬(Rhodopseudomonas)。
厭氧固氮菌：也分為化能異養和光能自養兩類。
化能異養菌：巴氏梭菌（Clostridium pasteurianum)、脫硫弧菌屬（Desulfovibrio)、脫硫腸狀菌屬（Desulfotomaculum)。
光能自養菌：著色菌屬（Chromatium)、綠假單胞菌屬(Chloropseudomonas)。
2.固氨菌屬群落特徵
菌落呈圓形、白色，邊緣光滑、透明、黏稠；細胞呈卵圓形至長楠圓形，直徑約2um,有英膜、孢囊，無芽孢，革蘭氏染色陰性；澱粉水解實驗、接觸酶實驗、細菌運動性試驗、VP實驗、產H2S試驗及葡萄糖、甘露醇、蘋果酸等碳源性試驗呈陽性，且與圓褐固氮菌菌落形態及生理生化特徵高度一致。
參考文獻
【1】李博文.微生物肥料研發與應用[M].北京:中國農業出版社.