在氨基酸和蛋白質中，除了碳C、氫H、氧O之外，還必須有氮N。*
空氣中78%的成份是氮N，但是以非常穩定的三價氮氣N2的形式存在著，兩個氮原子之間的鍵結十分緊密，動植物無法直接利用來製造氨基酸和蛋白質。
所幸有些植物，尤其是豆科的，植株上有共生的固氮菌，可以把空氣中的氮N2，「固定」下來，變成為NH3 (氨，俗名「阿摩尼亞」)。
N2——>NH3(氨)
NH3(氨)很空易溶於水，變成NH4+(銨離子)。
植物吸收了NH4+(銨離子)，就可以進一步合成胺基酸或其他含氮元素的有機化合物了。
啫氧的固氮菌(或其他的固氮菌，如厭氧的梭菌等等)也會把氮固定下來產生的NH3(氨)直接排放到土壤中，被硝化細菌(亞硝酸菌或硝酸菌)轉化為硝酸鹽。
NH3(氨)——> 硝酸鹽NO3-
植物從根部吸收硝酸鹽NO3-之後，還原成NH4+(銨離子)。
接下來植物就可以把NH4+(銨離子)，進一步合成胺基酸或其他含氮元素的有機化合物了。
大自然中氨的合成，就成為生命之源。
1903年德國科學家哈伯發現了人工合成氨的方法：
N2+ 3H2——>2NH3(氨)
人工大量合成的氨所製成的化學肥料，促進農業的產量，可以養活更多的人，哈伯因此獲得諾貝爾獎。
可是……
NH3(氨)可以進一步製成硝酸氨，是現代火藥的基本成分，在第一次世大戰中被德國用來製造成殺人的火藥。
而且，發明人工合成氨的哈伯，也監製毒氣供德軍使用，在戰場上殺了很多人。
哈伯一生的功過，備受爭議。
大自然透過雷電，也可以把空氣中的氮固定下來，但相對於其他的方法，數量是少得多了。
化學肥料固然在短期增長了農業生產，但是在長期卻損害了地力。
根據中研院士楊秋忠的研究，『……人工施肥形同額外添加養分，除了作物受益外，土壤中的各種微生物、不分好菌、壞菌通通都會大幅增加，族群一龐大，便將土壤中的有機質、腐植質分解殆盡，形成消耗地力、不得不依賴化肥的窘境。……只有2成的肥料可以被植物吸收，剩下8成……肥料裡的磷、鉀元素會和土壤中的鐵、鋁、鈣產生化學反應，變成穩定的「沉澱物」，不只難以被植物分解利用，更會在土壤中累積使土壤「鹽化」，讓土壤不易繼續耕作。』**
人類繞走了一大圈，最後發現還是天然的固氮機制，不會擾動土壤中的微生物菌落，對環境是最為友善的。
*：《人人物的生物教室》，大石正道 著，陳識中 譯
**：〈為何化肥用越多土壤越瘦？中研院士楊秋忠這麼說〉，潘子祁，上下游新聞
2022/4/8 固定氮 Damakey
