自然固氮是自然界中某些微生物將大氣中的氮氣（N?）轉(zhuǎn)化為植物可吸收的形式（如銨鹽NH??或硝酸鹽NO??）的過程。這一過程對于維持生態(tài)系統(tǒng)的氮循環(huán)至關(guān)重要。以下是自然固氮過程中涉及的三個主要化學(xué)反應(yīng)方程式，以列表形式呈現(xiàn)：

1. 氮氣與氫氣在固氮酶的作用下生成氨

   • 方程式：N? + 3H? ? 2NH?
   • 解釋：此反應(yīng)需要固氮酶作為催化劑，在常溫常壓下進行。固氮酶存在于某些細菌和藍藻中，能夠有效地將大氣中的氮氣還原為氨。這是一個可逆反應(yīng)，但在自然界中通常向右進行，因為產(chǎn)生的氨會被迅速地進一步代謝。

2. 氨氧化成亞硝酸鹽

   • 方程式：2NH? + 3O? → 2NO?? + 2H? + 2H?O
   • 解釋：此步驟由一類稱為氨氧化細菌的微生物完成。這些細菌利用氧氣將氨氧化成亞硝酸鹽(NO??)，同時釋放出能量用于自身的生長和繁殖。這個過程是硝化作用的第一步。

3. 亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽

   • 方程式：2NO?? + O? → 2NO??
   • 解釋：亞硝酸鹽隨后被另一類微生物——亞硝酸鹽氧化細菌所氧化，生成硝酸鹽(NO??)。這是硝化作用的第二步，也是最后一步。硝酸鹽是植物可以直接吸收利用的一種重要營養(yǎng)物質(zhì)。

通過上述三個步驟，自然界完成了從氮氣到植物可用形態(tài)氮素的轉(zhuǎn)化，支持了生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力。這些化學(xué)反應(yīng)在實驗室條件下可能需要特定的條件才能實現(xiàn)，而在自然環(huán)境中則是在特定微生物群落的共同作用下高效進行的。

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