دی‌آزوتروف‌ها
موجوداتی که از نیتروژن اتمسفری به عنوان تنها منبع نیتروژن برای رشد استفاده می‌کنند، دی‌آزوتروف نامیده می‌شوند. باکتری‌های دی‌آزوتروف بخشی از جمعیت باکتریایی ریزوسفر و ریشه گیاهان هستند. اهمیت ویژه فعالیت این باکتری‌ها در تثبیت و تأمین نیتروژن، دانشمندان را بر آن داشت که از این باکتری‌ها به عنوان جایگزینی برای منبع نیتروژن مورد نیاز جهت رشد گیاهان استفاده شود. باکتری‌های دی‌آزوتروف روی سطح برگ و محدوده اطراف آن، که فیلوسفر نامیده می‌شود، یا در اطراف ریشه و ریزوسفر بسیاری از گونه‌های گیاهی یافت شده‌اند. این باکتری‌ها در فضای بین سلولی لایه سلول‌های خارجی ریشه و همینطور در لایه خارجی سلول‌های درحال مرگ و در عناصر آوندی بعضی از گیاهان مشاهده شده‌اند.
شکل 2- دی‌آزوتروف روی ریشه گیاهان
به هر حال این موضوع کاملاً پذیرفته شده است که باکتری‌های دی‌آزوتروف می‌توانند ریشه گیاهان را به طور فعّال کلونیزه کنند. عوامل بسیار زیادی می‌توانند بر رشد و ماندگاری دی‌آزوتروف‌ها اثر بگذارند، بنابراین به طور مستقیم بر تثبیت نیتروژن تأثیر می‌گذارند. از بین این عوامل میتوان به عرضه فسفر کافی، مواد غذایی غیرآلی به خصوص عناصر کم مصرف و میزان اسیدی یا قلیایی بودن محیط اشاره کرد (جهان و نصیری، 1391)، موجودات زنده‌ای که نیتروژن اتمسفر را به صورت منبع نیتروژن قابل جذب برای گیاهان تبدیل می‌کنند جزء پروکاریوت‌ها بوده و به خانواده باکتری‌ها و آرکئوباکترها تعلق دارند.
باکتری‌های تثبیت‌کننده نیتروژن
باکتری‌های تثبیت‌کننده نیتروژن که به صورت آزاد زندگی می‌کنند به سه گروه متفاوت زیر تقسیم‌بندی می‌شوند:
الف- باکتری‌های هوازی
این باکتری‌ها در زیستگاه‌های مختلف از جمله آب، خاک، بدن حیوانات و... یافت می‌شوند. این باکتری‌های هوازی توانایی تثبیت نیتروژن در حضور اکسیژن را دارند و مقداری هیدروژن در طول واکنش متابولیسمی خود تولید می‌کنند. از جمله جنس‌های باکتری‌های هوازی میتوان آزوموناس ،ازتوباکتر، آزوسپیریلوم، بیژرنکیا، درکسیا و مایکوباکتریوم را نام برد.
ب- باکتری‌های بی‌هوازی
مکانیسم تثبیت نیتروژن به وسیله چرخه آنزیمی به کمک آنزیم‌های نیتروژن‌دار کنترل می‌شود که می‌توانند نیتروژن گازی موجود در اتمسفر را به آمونیاک احیا کنند. این آنزیم‌ها به وجود اکسیژن در محیط حساس بوده و بنابراین این باکتری‌ها در تثبیت نیتروژن به صورت بی‌هوازی عمل می‌کنند. مهمترین آن‌ها شامل جنس‌های کلوستریدیوم، کلروبیوم،کروماتیوم، دسولفو ویبریو می‌باشند.
ج- باکتری‌های بی‌هوازی اختیاری
باکتری‌های بی‌هوازی اختیاری شامل جنس‌های باسیلوس، آنتروباکتر، اشریشیا کلای، کلبسیلا، سودوموناس و رودوسپیریلوم می‌باشند (توحیدی‌نژاد و همکاران،1390). امروزه رایج‌ترین کودهای میکروبی عرضه شده در سطح وسیع تجاری مربوطه به باکتری‌های تثبیت کننده نیتروژن و از مهمترین آن‌ها که بیشتر مورد توجه و استفاده علمی و کاربردی می‌باشند، میتوان ریزوبیوم‌ها در همزیستی با لگومینوزها را نام برد.
شکل 3- ریزوبیوم‌ها در همزیستی با ریشه گیاهان لگومینوز