大豆是豆科作物，具有共生固氮能力，根据估算东北黑土区大豆共生固氮潜力在150-200 kg/hm²之间，同时大豆的共生固氮能力受多种因素的影响。土壤中的根瘤菌对氮的响应表现为使用过多的氮肥会抑制根瘤菌的繁殖生长，但是少量地使用化肥有利于提高大豆的共生固氮能力。改善土壤物理性状能够增加土壤中的根瘤数量，进而提高大豆的共生固氮能力。基于上述事实我们提出了“减氮、加菌、改善土壤物理性状”的模式，将大豆的施氮量由目前的75 kg/hm²，减少到50kg/hm²，即减少了1/3，秋季深翻20 cm，第二年春天大豆播种时增加根瘤菌剂处理，作为“减氮、加菌、改善土壤物理性状”模式，与农民不翻耕、不加根瘤菌和使用氮肥75 kg/hm²相比，增产15.3%，节约氮肥33.3%。

大豆共生固氮系统固氮潜力：有关大豆固氮潜力的确定，受到了大豆品种类型和根瘤菌株的生物学形状影响以及土壤环境条件和栽培措施的影响，实际固氮潜力变化很大，同时目前的科学技术还不能精准测量大豆共生固氮真值，不同的方法所测定数值不同，所以大豆固氮量变化较大。针对中国东北地区的一些研究表明：采用15N同位素的方法，在每公顷2250 kg产量水平下，吉林省白浆土大豆共生固氮量131.3 kg/hm²，黑土区为145.5 kg/hm²。采用灭菌法测定，在所选用的14个有代表性的品种中，固氮潜力在63-403 kg/hm²。根据国内外已发表的文献，综合估算中国东北大豆产区，大豆共生固氮潜力在150-200 kg/hm²。如果每公顷2250 kg产量计算，所需氮量约为160 kg/hm²，外加大气干湿沉降的氮素和土壤氮素，不需要使用氮肥也可以维持大豆目前生产的大豆产量。

减氮对提高大豆共生固氮能力的影响机制：理论上大豆固氮能力对氮肥的响应是线性的，即随着氮肥的用量提高而降低。但是由于我国大豆品种在长期选育过程中，就开始大量使用氮肥，加上大豆产区常年连作，生产上使用大量的杀菌剂和杀虫剂，高效固氮根瘤菌在不断的退化，大豆本身联合固氮的生物学形状也在不断的退化，这就使得我国东北大豆固氮能力与氮肥用量成抛物线形，即少量使用氮肥有利于大豆共生固氮，进一步提高大豆氮肥使用量，其共生固氮能力下降。

大豆根瘤菌对氮肥的敏感性：当大豆的根系在土壤中生长时，会刺激根瘤菌在根系附近大量繁殖，可以影响土壤中的2～3 cm距离。这样根瘤菌就会不断地繁殖并聚集到大豆根毛的顶端。聚集在根毛顶端的根瘤菌分泌一种纤维素酶，将根毛顶端的细胞壁溶解掉。随后，根瘤菌从根毛顶端侵入到根的内部，并形成感染丝。根瘤菌就这样不断地进入根内，并且大量繁殖。在根瘤菌侵入的刺激下，根细胞分泌一种纤维素，将感染丝包围起来，形成一条分支或不分支的纤维素鞘，这样的结构叫做侵入线。侵入线不断地向内延伸，一直到达根的内皮层。根的内皮层处的薄壁细胞受到根瘤菌分泌物的刺激，不断进行细胞分裂，从而使该处的组织膨大，最终形成根瘤。从大豆根瘤形成过程中可以看出，根瘤菌的多少决定了大豆根瘤形成的多少。土壤中的根瘤菌对氮的响应程度非常重要，模拟实验表明，过多的氮肥影响根瘤菌的繁殖生长，当培养基中的尿素氮浓度为零的时候，根瘤菌数量是培养基中的4 mol/L尿素氮浓度4倍。

土壤透气性对大豆固氮能力的影响：试验证明了土壤的固、气、液的三项比例对大豆固氮能力影响较大。在土壤条件一致和合理施肥情况下，通过耕翻创造了土壤容重是1.01 g/cm³；另一种处理是连续五年免耕翻创造了一个紧实土体，容重为1.19 g/cm³。耕翻处理花期大豆有效根瘤354个，而未耕翻的土壤大豆有效根瘤仅有251个，相当于耕翻土壤的71%。