在自然界中，氮元素是生命活动不可或缺的要素，而根瘤在氮素循环中扮演着关键角色。

根瘤是一种共生体系，系在缺氮条件下植物与微生物之间形成的。当土壤中的氮充足时，根瘤不会形成，其是植物根系与微生物互作的结果。

豆科植物与根瘤菌分别独立存在时均不能够利用大气中的氮气，只有根瘤菌侵染豆科植物根系后，并在其内部大量增殖形成根瘤，根瘤内出现豆血红蛋白，同时具有类菌体和豆血红蛋白的根瘤才具有固氮的能力。

与工业固氮的高温高压相比，生物固氮是在非常温和的条件下便将空气中的氮固定为了化学氮肥，而生物固氮除了可以给本季豆科植物提供氮肥外，其土壤环境中也存在大量的氮，这就是所谓的“种豆肥田”的说法。

除了豆科植物外，一些非豆科的植物也能形成根瘤，主要是一些灌木和乔木，如杨梅属、木麻黄属等。除形成根瘤外，还能够在茎部形成瘤并固氮。除了共生固氮外还有自生固氮以及联合固氮。

根瘤及其相关的固氮体系，不仅为植物生长提供了必要的氮素支持，还对维持生态系统的氮素平衡和土壤肥力具有不可替代的作用。

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