Kvävefixering är den process genom vilken kväve tas från sin stabila gasform (N2 ) i luften och omvandlas till andra kväveföreningar (t.ex. ammoniak, nitrat och kvävedioxid) som är användbara för andra kemiska processer. Det är en viktig del av kvävecykeln.
Kväve fastläggs på biologiska och icke-biologiska sätt:
Cyanobakterier finns i de flesta miljöer på jorden. De spelar viktiga roller i biosfärens kol- och kvävecykel. Cyanobakterier använder många källor till kombinerat kväve, t.ex. nitrat, nitrit, ammonium, urea eller vissa aminosyror.
Flera cyanobakterier är också diazotrofa och kan binda kväve från luften. Detta är en förmåga som kan ha funnits hos deras sista gemensamma förfader i Arkeiska havet. Cyanobakterier i korallrev kan binda dubbelt så mycket kväve som på land - cirka 1,8 kg kväve binds per hektar och dag. Den koloniala marina cyanobakterien Trichodesmium kan binda kväve i en sådan omfattning att den står för nästan hälften av kvävefixeringen i marina system på global nivå.
Växter som bidrar till kvävefixering är bl.a. baljväxter (Fabaceae) med taxa som kudzu, klöver, sojabönor, alfalfa, lupiner, jordnötter och rooibos. De har symbiotiska bakterier som kallas Rhizobia i knölar i sina rotsystem som producerar kväveföreningar som hjälper växten att växa och konkurrera med andra växter. När växten dör frigörs det bundna kvävet, vilket gör det tillgängligt för andra växter och bidrar till att gödsla jorden. De flesta baljväxter har denna förening, men några få släkten (t.ex. Styphnolobium) har inte det. I traditionell jordbrukspraxis roterar åkrarna mellan olika typer av grödor, vilket vanligtvis inkluderar en som huvudsakligen eller helt består av klöver eller bovete (familjen Polygonaceae, som inte är baljväxter), som ofta kallas "gröngödsling".
Även om de flesta växter som kan bilda kvävefixerande rotknölar tillhör baljväxtfamiljen Fabaceae finns det några få undantag:
Alla dessa familjer tillhör ordningarna Cucurbitales, Fagales och Rosales, som tillsammans med Fabales bildar en klad. I denna klad var Fabales den första släkten som förgrenade sig. Förmågan att binda kväve gick därför förlorad hos de flesta ättlingar till den ursprungliga kvävefixerande växten.
Biologisk kvävefixering upptäcktes av Hermann Hellnegel (1831-1895) och Martinus Beijerinck (1851-1931).
