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尽管大气中的氮气在空气中占79%，但只有将氮气转化为氨或其化合物之后，植物才能吸收利用，这种转化过程如果在高温高压和有催化剂的条件下实现，就是工业固氮，其生产成本高，而且需要大量的不可再生的能源（石油、天然气），同时这类制成品的利用率不高（例如尿素的利用率一般为30-40%左右，碳酸氢铵的利用率就更低了）。许多固氮微生物，均有固氮酶，它们在常温常压下即可将氮转化为氨，根瘤中固定的氮可以全部为植物吸收利用，所以其利用率比化学氮肥高得多。