生物固氮效应
微生物有机肥料最为重要，也是研究和应用历史最长的品种是根瘤肥料，当肥料制品中的根瘤菌侵入相应豆科植物形成根瘤并演变为类菌体之后，利用豆科植物宿主提供的光合作用产物将空气中的氮气（N2） 固定为氨（NH3）。尽管大气中的氮气在空气中占79%，只有将氮气转化为氨或其化合物之后，植物才能吸收利用，这种转化过程如果是在高温高压和有催化剂的条件下实现的，就被称之为工业固氮，其生产成本不仅高，而且需要大量的不可再生的能源（石油、天然气）才能实现，同时这类制成品的利用率不高（例如尿素的利用率一般为30～40%左右，碳酸氢铵的利用率就更低了）。许多固氮微生物，尤其是共生固氮的根瘤菌，均有固氮酶，它们在常温常压下即可将氮转化为氨，根瘤中固定的氮可以全部为植物吸收利用，所以其利用率比化学氮肥高得多。这些优质氮素化合物可以供给豆科植物一生中的主要氮素需要。如果根瘤菌肥料中使用的是经过选育优良菌种，加之制品中的数量优势，在与土著（野生）群体根瘤菌竞争当中占据有利位置，不仅可以取得增产增收的效果，而且可以节约大量的氮素化肥。减少环境污染和节约生产成本。
"土著"的概念，是相对于外来殖民者而言。土著人是指在殖民者从其他地方来到之前，就住在他们土地上的人民。他们的祖先在不同文化、或不同种族的人来的时候，就已居住在一个国家或一个地理区域。新来者后来通过征服、占领、殖民等手段，占有了统治地位。土壤中微生物也是如此，外来有益菌多了，就能占领原有也就是土著有害菌的地盘，使其不能快速繁殖。
激素刺激效应
微生物肥料的使用，促进了刺激素即植物生长类激素的产生，调节、促进作物的生长发育。硅酸盐菌剂可以促进赤霉素、生长素和其他活性物质的产生；固氮菌剂分泌维生素B1、维生素B2、维生素B12和吲哚已酸生长素等，这些生长刺激素对于作物的生长发育有一定的调节和促进作用。
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