固氮作用是指將大氣中的氮氣轉化為植物可用的化合物的過程。它主要有兩種方式：工業上，透過哈伯-博世法；生物上，透過攜帶固氮酶的細菌。

生物固氮是較早的固氮途徑。根瘤菌生活在豆科植物根部的根瘤中，以氨作為交換從植物獲取糖分。自由生活的土壤細菌，例如固氮菌屬和水稻田中的藍藻，也能固定氮。一些非豆科植物，如榿木和某些熱帶草類，也與固氮菌有共生或關聯性。

為什麼這對農場很重要

• 豆類作物輪作可為後續穀物提供氮肥。
• 像紫雲英和三葉草這樣的綠肥可以就地固氮。
• 固氮作用減少了對合成肥料的依賴
• 它還能隨著時間的推移增加土壤有機質。

固氮作用並非無限。當土壤氮含量過高時，固氮作用會減緩，因為細菌從植物中獲取的糖分減少。乾旱、低磷和酸性土壤都會降低固氮作用。控制這些條件是確保這種共生關係有效運作的關鍵。