在工业化生产氮肥肘,人们使用铁做催化剂,还必须在高温、高压条件下才能合成氨。当然,根瘤菌是不可能制造出这种条件的,它们另有高招。在根瘤的发生过程中,根瘤菌的细胞内会产生多种与固氮相关的酶。这些固氮酶是一种生物固氮催化剂,在常温常压下就能够催化氨的形成,固定氮素。不过,根瘤菌的固氮酶固定氮素有一个非常重要的前提条件,那就是必须保证严格无氧的条件,这就难怪有益的根瘤菌只生长在地下了。
根瘤细菌在空气中获取的氮素一般会有三种用途:一部分供给根瘤细菌自身生活的需要;一部分供给豆科植物的生活需要;还有一部分会随豆科植物的根系遗留在土壤里,可以提高土壤肥力。