在新疆和青海交界处有一狭长山谷，当地牧民把它叫做“魔鬼谷”。这是因为那里比较“魔幻”，山谷里经常电闪雷鸣，狂风大作，人畜往往遭遇雷击倒下。但奇怪的是，山谷里草木茂盛，四季常春。
虽然是比较奇怪的事，但是也是可以用科学道理来解释的。你或许听过一句谚语“雷雨发庄稼”，就是说，打雷给土地送来了宝贵的营养，喂肥了庄稼。具体来说，在电闪雷鸣的时候，由于闪电的催化作用，空气中的氧气与氮气发生反应生成了氮氧化物，氮氧化物遇雨水形成硝酸，硝酸再与土壤中的矿物质反应生成硝酸盐，硝酸盐可作为农作物生长所需的肥料。
图1 “雷雨发庄稼”（图片来自网络）
这些“从天而降”的宝贵肥料，都源于一种我们熟悉的元素——氮元素。我们知道，氮元素无处不在，比如空气中氮气占78%。但氮气中的氮元素不能直接被植物所利用，需要把这些游离态的氮元素转化为可用的含氮化合物。这个过程我们称之为“固氮”。
图2 自然界的氮循环（图片来自网络）
自然固氮：要么借助闪电，要么求助微生物
固氮分为自然固氮和人工固氮。自然固氮可分为两种，即高能固氮和生物固氮。
高能固氮，就是文章刚开始提到的“雷雨发庄稼”，利用闪电的巨大能量，把大气中的氮气最终变成硝酸盐肥料。
生物固氮，是依靠固氮微生物的帮助。比如说，豆科植物的根瘤菌、牧草和其他禾科作物根部的固氮螺旋杆菌，以及一些原核低等植物含有能“固氮”的酶。这些酶能吸收大气中的氮气分子，将其转变成氨及铵离子。
来源：中国科学院合肥物质科学研究院
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