窒素固定とは、大気中の安定した N₂ を、生物が直接利用できるアンモニウムイオン（NH₄⁺）に変換する反応です。ニトロゲナーゼという酵素のはたらきで進み、多量の ATP を消費します。これは窒素循環の出発点にあたる重要な過程です。
| 担い手 | 特徴 |
|---|---|
| 根粒菌 | マメ科植物の根に共生し窒素を供給 |
| シアノバクテリア | 水中・土壌で単独に固定 |
| 自由生活細菌 | アゾトバクター等が土壌中で固定 |
| ハーバー・ボッシュ法 | 工業的に高温高圧で固定（人為） |
たとえばダイズやレンゲは根粒菌と共生することで、窒素分の少ないやせた土地でも育ちます。このため緑肥として畑にすき込まれ、土を肥やすのに使われてきました。
試験では 「N₂ → NH₄⁺ への変換」という向きと、根粒菌・シアノバクテリアという担い手が問われます。生物による固定と工業的なハーバー・ボッシュ法の両方が窒素供給源である点も押さえましょう。
