کار اصلی تثبیت‌کننده‌های ازت، تثبیت ازت هوا و تبدیل آن به ازت معدنی قابل استفاده برای گیاه است. هوای اطراف ما ۰٫۷۹ گاز ازت دارد ولی گیاهان قادر به استفاده از آن نیستند لذا این ازت باید به ازت معدنی تبدیل شود. تثبیت یا در کارخانه‌های کود سازی با صنعت پتروشیمی با هزینه و انرژی بسیار زیاد صورت می‌گیرد و یا بدون هزینه به وسیله موجودات ذره‌بینی خاک که کار کارخانه‌های کود سازی را انجام می‌دهند، صورت می‌گیرد. تثبیت ازت به سه صورت انجام می‌گیرد که به شرح ذیل است:
۱- آزاد یا غیر همزیست (ازتو باکتر)؛ کود میکروبی که به این روش تهیه شده کود ازتو باکتری است و در شرایطی که کمبود آن وجود داشته باشد، به خاک اضافه می‌شود.
۲- همزیستی (ریزوبیوم)؛ باکتری به نام ریزوبیوم روی ریشه گیاهان خانواده لگومینوز ایجاد غده یا گره می‌کند. گیاهانی مانند یونجه، شبدر، نخود، لوبیا، عدس و ماش تثبیت کننده‌های مهم ازت به روش همزیستی می‌باشند. باکتری ریزوبیوم در داخل غده یا گره تولید شده بر روی ریشه گیاه، ازت هوا را می‌گیرد و آن را تثبیت و به NH3 تبدیل می‌کند، NH3 تولیدی، هم مورد استفاده خود باکتری و هم مورد استفاده گیاه میزبان قرار می‌گیرد. مقدار تثبیت به روش همزیستی بسته به نوع باکتری و گیاه میزبان دارد. به طور متوسط از این طریق، تثبیت ازت می‌تواند بین ۲۰۰ تا ۳۰۰ کیلوگرم در هکتار انجام پذیرد.
انواع گیاهان تثبیت کننده ازت و نوع گونه ریزوبیوم
نام میزبان گونه ریزوبیوم میزان تثبیت نخود – باقلا ریزوبیوم لگو مینوزاردم ۲۰۰-۳۰۰ کیلوگرم در هکتارشبدر ریزوبیوم تریفولی لوبیا ریزوبیوم فازئولی یونجه ریزوبیوم ملیلوتی باقلای مصری ریزوبیوم لوپینی سویا ریزوبیوم ژاپنیکوم ۲- همیاری (ازوسپیریلیوم)؛ باکتری به نام ازوسپیریلیوم به صورت همیاری با ریشه گیاهان خانواده غلات مثل گندم، ازت هوا را تثبیت می‌کند. اهمیت تثبیت ازت در این است که بدون آلودگی زیست محیطی، بدون نیاز به صرف هزینه و انرژی می‌توانیم کود ازته داشته باشیم. کود ازته تقویت خوبی برای حاصلخیزی خاک به شمار می‌رود و لذا با توجه به مشکلاتی که کودهای شیمیایی دارند، امروزه مصرف کودهای بیولوژیک مورد توجه خاص قرار گرفته‌اند.
طبقه بندی میکروارگانیسم های تثبیت کننده نیتروژن
۱- میکروارگانیسم های آزادزی Free living microorganism
· کلرستریدیوم پاستوریانوم Colestridium pasteurianum
· ازتوباکتر کروکوکوم Azotobacter chroococcum
تثبیت نیتریت در خاک ابتدا در این باکتریها به اثبات رسید. گونه‌های فراوان دیگری از باکتریها وجود دارند که از نیتروژن مولکولی استفاده می کنند که در بین آنها باکتریهای فتواتوترف و بعضی از باکتریهایی که در آّب زندگی می کنند و بعضی از سیانوباکترها مثل،
· Synechococcus
· Nostoc
· Calothrix
· Anabaena
· Oscillatoria
این میکروارگانیسم ها از نظر عناصر ارگانوژنیک (اندام زاوی) خودکفا هستند و از نظر کربن و نیتروژن اتوتروف می باشند. سیانوباکتری هایی که نیتروژن تثبیت می کنند در آب یافت می شوند و از نخستین موجوداتی هستند که ابتدا وارد خاکهای جوان می شوند.
فعالیت موجودات آزادزی تثبیت کننده نیتروژن به ویژه در زیستگاههای گرم و مرطوب مثل شالیزارها خوب است. در چنین شرایطی سیانوباکترها ۷۰-۵۰ کیلوگرم نیتروژن در هکتار تثبیت می کنند.
۲- میکروارگانیسم های همزیست اجباری
· Rhizobium
· Bradyrhizobium
که فقط شامل تعداد اندکی گونه و تعداد فراوانی نژاد فیزیولوژیک هستند.که با ریشه بقولات تولید گره می کنند.
۳- اکتینومیست های جنس Frankia
در گیاهان چوبی تولید گره می کنند این درختان و گیاهان بوته ای گیاهان پیشگامی هستند که در خاکهای دارای کمبود نیتروژن یافت می شود.
ازتوباکتر: این باکتری میله ای تاکوکسی گرم منفی است. در حالی که تشکیل اسپور نمی دهد گاهی کیست ایجاد می کند، توسط فلاژن پیرامونی حرکت می کند ولی گونه های غیر متحرک نیز در میان آنها وجود دارد. این باکتری تثبیت کننده ازت است و ۱۰ میلی گرم نیتروژن به ازای مصرف هر گرم قند تولید می کند. برای تثبیت ازت به مولیبدن و یا وانادیوم احتیاج دارد. کاتالاز این باکتری مثبت است و درPH 8/5 تا ۸/۴ رشد می کنند تعداد آن در اطراف ریشه ها بیشتر است.
آزوموناس: یک باکتری گرم منفی میله ای است که قادر به تشکیل کیست نمی باشد. کاتالازمثبت بوده و در شرایط اسیدی ۸/۴-۶/۴ تثبیت ازت انجام می دهد.
آزوریزبیوم: یک باکتری گرم منفی تثبیت کننده ازت است ولی باوجود آنکه خود باکتری هوازی است تثبیت ازت رادرشرایط میکروآئروفیلیک انجام می دهد.
بیژرنکیا: به صورت میله ای و یا خمیده در مناطق حاره ای وجود دارد.
موچوآ : این باکتری تثبیت ازت را در شرایط هوازی و یا میکروآئروفیلیک انجام می دهد ودارای کیست و کپسول است ودر PH 10 تا ۳ قادر به رشد است.
سیانوباکترها: پروکاریوتهای فتوسنتز کننده ، کلروفیل‌دار بوده و حاوی رنگدانه‌هایی مانند فیکوسیانین نیز می‌باشند. سیانوباکترها به صورت تک سلولی ، توده‌ای یا رشته‌ای دیده می‌شوند و سیانو باکتریها دارای حرکت کند و خزنده هستند. در سیتوپلاسم این باکتریها اجزا فتوسنتز کننده موسوم به تیلاکوئید وجود دارند که در سطح آنها ذرات حاوی رنگدانه یافت می‌شود. سیانو باکتریها به صورت همزیست با پاره‌ای از گیاهان یافت می‌شوند. به علاوه این گروه باکتریها می‌توانند در تثبیت ازت مهم باشند. شواهدات نشان می‌دهند که هسته و سیستمها محل تثبیت ازت بوده و ترکیبات از این سلولها به سلولهای مجاور انتقال می‌یابد.
