질소 고정

천연에서 질소는 빛이나 우주선에 의해 질산으로 고정되지만, 질소고정에 보다 중요한 역할을 하는 것은 토양 속에 있는 미생물이다. 질소고정의 90％ 이상을 이 미생물들이 하고 있다.

질소고정을 하는 것으로는 비공생균과 공생균의 2종류가 있다. 비공생균에는 아나바이나속과 염주말속을 포함하여 아조토박터속, 베이예링키아속, 클로스트리디움속 등이 있다. 공생균에는 콩과식물에 공생하는 근류균, 벼과식물에 공생하는 스피릴룸 리포페룸이 있다. 질소고정을 하는 공생균은 숙주식물의 뿌리털에 침입하여 그곳에서 증식하고 뿌리혹의 생성 및 밀접한 관계에 있는 세균과 식물 세포의 증식을 자극한다. 뿌리혹 속에 들어 있는 세균은 숙주식물이 성장하는 데 이용할 수 있도록 유리질소를 질산염으로 전환시킨다. 콩과식물(예를 들면 알팔파·콩·토끼풀류·완두·대두 등)이 잘 성장하고 혹이 충분히 형성되도록 하기 위하여 상업적으로 재배된 적절한 근류균종을 씨앗에 접종한다. 필요한 세균이 없거나 부족한 토양에는 이 과정이 특히 필요하다.
농업과 그밖의 산업에서 질소화합물에 대한 수요가 증가하면서 천연에서 산출되는 질산염 퇴적물이 점점 부족하게 되었다. 1909년에 독일의 화학자 프리츠 하버는 공기 중의 질소가 특수한 조건하에서 수소와 결합하여, 다양한 질소화합물을 만드는 출발물질인 암모니아를 만든다는 사실을 발견했다. 이 방법은 카를 보슈에 의해 상업적으로 개발되어 하버-보슈법 이라 부르게 되었다.