豆科植物共生固氮是自然界中最強的生物固氮體系。大豆從根瘤菌劑中得到氮素營養可佔總氮素營養的30%~60%。其原理是從某種豆科作物根系提取根瘤菌，製成與該作物對應的根瘤菌劑，在作物播種前用它拌種，可有效地與這種作物共生固氮，將空氣中的游離氮轉化為氨態氮，從而不施或大量減少化學氮肥的用量，還可培肥地力、減少對環境的汙染。
據專家介紹，自然界中的化合態氮來源於三類形式：生物固氮佔65％~70％(環保、可持續)，工業合成氮佔20％~25％(是各種化學氮肥的氮素來源方式，消耗大量石油和煤炭等不可再生能源)，還有5％～10％的雷電、汽車尾氣氮；據聯合國糧農組織統計，全球每年生物固氮約2億噸，豆科根瘤共生固氮佔65％～80％，給共生豆科植物提供所需氮50％~100％，其地下部分含氮佔植株總氮的30％~35％，殘體分解後可有效提高土壤肥力。
豆科根瘤菌生物固氮技術是世界主要大豆生產國的成功經驗，在美國、義大利、澳大利亞、加拿大、阿根廷、巴西等大豆生產大國早已成功應用。據了解，這些國家大豆單產都超過我國，他們不用氮肥，只用根瘤菌劑和適量磷鉀等礦物質肥料。以上國家根瘤菌劑接種面積佔大豆種植面積的30%~65%以上，有的達到100%。
有資料顯示，1997年美國豆科植物根瘤菌生物固定的氮素已達620萬噸，佔美國當年1130萬噸消耗氮肥的55%以上，隨著豆科種植業的發展，至2002年美國化學氮肥消耗量已降至1087萬噸左右。1990年，澳大利亞年消耗化學氮肥44萬噸，而豆科植物根瘤菌固定的氮素卻有140萬噸，是化學氮肥使用量的3倍以上。巴西種植大豆全部不用氮肥，只接種根瘤菌劑，大豆產量僅次於阿根廷，為世界第二，每年僅節約的氮肥價值就達25億美元之多。為此，巴西已計劃長期將生物固氮作為植物的氮源，並制定了豆科作物改良牧場的計劃。這些發達國家近10年來化學氮肥的消耗量均逐年降低，有力地證明發展豆科植物的種植，接種匹配的高效根瘤菌完全可以減少化學氮肥用量和保持作物產量。
我國每年大豆種植面積約800萬公頃，但過分依賴化肥，抑止了豆科植物———根瘤菌共生固氮作用，單產僅1500千克/公頃，與國際上只用根瘤菌劑的11個國家（最高達4500千克/公頃）的單產相比排第八位。特別是相比大豆生產大國30%~65%以上的根瘤菌接種面積，我國不足3%。
據統計，我國化肥用量是世界平均用量的3.75倍，而且我國不同地區的化肥施用量嚴重不均。同時，我國氮肥利用率低下，大部分氮肥揮發至空氣中和流入江河湖海，造成自然界生物多樣性和生態系統穩定性降低，農作物病蟲害加重，土壤結構受破壞，肥力降低。
隨著我國人口的日益增加，人民生活水平的不斷提高，對農產品的數量和質量要求更高，除合理施用化肥以及無機、有機肥配合施用外，一個更重要的途徑是充分發揮豆科作物———根瘤菌共生固氮作用。因此，有關專家認為，我國發展生物固氮產業勢在必行。振興我國大豆產業，需要大力推廣農業生物技術———大豆根瘤菌劑接種。利用大豆接種高效根瘤菌，可為國家節約大量氮肥，既減少能源消耗、保護環境，又能提高農民收入、確保糧食安全，還能提高土壤肥力，保障農業可持續發展。（生物谷Bioon.com）