(一)固氮菌类肥料的农业应用
这里所说的固氮菌类肥料是指以自生固氮和联合固氮微生物为菌种生产出来的固氮菌类肥料。生产中以联合固氮菌肥为多。这是由于联合固氮体系存在广泛，特异性不强，应用的范围大；它的不足之处是作物与微生物只是松散的联合，它们之间没有形成共生的组织结构，因此固氮的活动容易受许多条件的制约。例如，环境中速效氮含量高时，固氮活动受到抑制，有些芽胞细菌在有氧情况下常常停止。
①应用基础此类微生物肥料在生产实践中应用不少，其原因是除了它们能固定一定数量的氮以外，这些微生物当中的许多菌株在生长繁殖过程中，它们能够产生多种植物激素类物质，促进作物生长。
②固氮菌类肥料的生产和应用固氮菌肥的生产和其他微生物肥料生产一样，应该在有良好设备的工厂里的严格条件下生产，产品应该达到国家或行业标准。目前国内生产的剂型主要是液体和草炭吸附的固体两类。
目前，用于生产此类微生物肥料的菌种主要有：园褐固氮菌或称为褐球固氮菌(Azotobacter chroococum)；棕色固氮菌亦称维涅兰德固氮菌(Azotobacter chroococum)；德氏拜叶林克氏固氮菌(Beijerinckia derxii)和克氏杆菌属(Klebsiella spp.)、肠道杆菌属(Enterobacter spp.)及产碱菌属(Alcaligenes spp.)中的某些菌种。
圆褐固氮菌是固氮菌属中的一个种，革兰氏阴性杆菌，细胞呈大卵圆形，大小2微米×5微米，常成对，周生鞭毛运动，不形成芽胞，但能形成厚壁的胞囊和荚膜粘液。不产生水溶性的色素，但在琼脂培养基上的生长物具有特征性的非水溶性的褐色色素，有些菌株的这种色素时间长会变成黑色。细胞内含有许多颗粒体，菌体外面有荚膜。需要说明的是，园褐固氮菌的菌体形态多变，幼龄时菌体为杆状，细胞单独存在或两个联接呈”8”字形，老龄细胞缩短，呈椭圆形或圆形。不同的园褐固氮菌菌株固氮作用存在明显差异，低的菌株利用1克葡萄糖仅能固定氮素5毫克，最高的可达20毫克。
棕色固氮菌也是固氮菌属中的一个种，在形态和培养特征上都非常相似，但能产生在紫外光灯下呈绿色水溶性的荧光色素；在琼脂培养基上的生长物具有特征性的非水溶性的棕色色素；它可利用鼠李糖，这是棕色固氮菌与该属的其它种的区别。
肺炎克氏杆菌(Klebsiella pneumoniae)的某些菌株发现有一定的固氮作用和刺激作用，从分类的角度上看，该菌属于可能的条件致病菌，1997年山东潍坊医学院报导了9例新生儿脐带感染的9株病原菌中有4株是肺炎克氏杆菌。所以选用肺炎克氏杆菌作生产菌株必须进行有关毒性、病源等方面的鉴定，证明其无毒和非病源性后才能应用。
③在应用中须注意的几个问题：A.适用作物：多为禾本科，也有用于蔬莱；有小麦、玉米和水稻专用；也有不强调作物种类的。B.使用剂量：符合国家标准的固体菌剂每亩地用量250～1000克，液体菌剂每亩100～200毫升。C.使用技术：多为拌种，水稻还可用于插秧时的蘸根，也可用于作物生长关键阶段的叶面喷施。使用时尽量避免与速效氮联合使用，不能与杀细菌药剂、草木灰等同时并用。使用时避免直射阳光，当天拌种，当天用完。D.菌剂保存：由于是活的生物制剂，需要一定的保存条件，尤以温度影响较大，高温是菌剂保存时间长短的重要制约因素。剂型种类也对有效菌的保存有较大影响。E.固氮菌肥与有机肥配合使用：有机肥对固氮菌的活动有良好的影响，在施用大量有机肥的同时使用固氮菌肥可获得更好的增产效果。
(二)共生固氮微生物肥料的农业应用
根瘤菌肥是这类肥料在农业生产中主要品种，它是微生物肥料中使用最早，应用的国家和地区最多，应用效果最稳定的微生物制剂。
①根瘤菌肥的应用原理将科学家经过各种手段筛选出来的固氮能力、侵染结瘤和竞争能力强的根瘤菌株制成根瘤菌肥，在豆科作物种植之前拌在种子上或接种在土壤里，以形成二者的共生固氮，达到增产和提高品质的目的。这是一条农业上事半功倍的有效途径。根瘤菌肥在我国应用的经济效益十分良好，投入和产出之比在1∶10～20以上。
②根瘤菌肥料的生产和应用根瘤菌肥料的生产过程与一般的微生物肥料的生产基本一致。但其对于无菌条件的要求更为严格，这是因为快生根瘤菌繁殖一代的时间3～4小时，慢生根瘤菌需8～10小时，这比各种杂菌来，显然要长得多。在生产中，稍有疏忽或设备上的小漏洞常常造成发酵失败。
用于生产根瘤菌肥料的菌种较多，根据它们的生长繁殖速度可分为快生根瘤菌和慢生根瘤菌，它们的形态和鉴别特征简述如下。
快生根瘤菌在培养条件下为杆状，大小是1.5～0.9微米×1.2～3.0微米；在不利生长条件下或老龄时呈多形性；有2～6根周生鞭毛，或一根端生或侧生鞭毛，能运动；不形成芽胞；在相差显微镜下可见折光性的B-羟基丁酸盐颗粒，使细胞染色不均匀，有时呈环节状；革兰氏染色阴性；菌落为圆形，半透明，半粘稠；在通用根瘤菌培养基上28℃培养2～3天，形成2～5毫米直径大小的菌落；利用碳源较为广泛，但不利用纤维素和淀粉；在甘露醇或其它碳水化合物培养基上生长产酸，并产生大量胞外多糖粘液；最佳生长温度为25～30℃，最佳生长pH值为6～7。
慢生根瘤菌的形态和鉴别特征和上述快生根瘤菌大体相似，但菌落多为不透明，呈白色、凸起；生长速度慢，在酵母-甘露醇培养基上28℃培养5～7天，其菌落直径不超过1毫米；在甘露醇或其它碳源上生长产碱。
生产的根瘤菌肥料种类较多，不仅有用于大豆、花生、菜豆、绿豆等粮食、油料和蔬菜豆科接种剂，也有三叶草、苜蓿、紫云英等豆科牧草或绿肥的接种剂。根瘤菌肥的剂型主要是液体和固体两类，固体剂型国内生产多为草炭粉剂，也有用肥土、稻壳、蛭石、褐煤、秸秆、堆肥、糖厂废料等作为吸附材料。用于吸附的载体细度须达到一定的要求，并需预先灭菌。载体灭菌的方法主要有Γ射线灭菌、微波灭菌、湿热蒸气灭菌及瞬间干燥灭菌法等，载体的pH应在6.5～7.0左右。在实际生产中为了保证根瘤菌肥的功效，一些企业常采用种子球化(种子丸衣化)技术，即豆科作物的种子表面用粘着剂粘着根瘤菌剂，外面包上一些包衣材料如碳酸钙、保水剂、少量的化肥，然后播种。常用的粘着剂是羧甲基纤维素。
③根瘤菌肥料的应用中除了与其它微生物肥料的有效使用条件外，需强调的还有以下几点：A.所用的根瘤菌剂必须与播种的豆科作物相一致，如有品系要求的更须对应。大豆根瘤菌只能用于大豆，用于豌豆无效，反之亦同。B.根瘤菌剂的质量必须合格。C.选好适宜地区和增施磷、钾肥。D.根瘤菌剂与钼及其它微量元素肥料的配合使用。这些都将提高根瘤菌使用效果。
