固氮能力是指將分子態氮（N2）還原成氨和其他含氮化合物的過程。這一過程在自然界中主要通過兩種方式進行：非生物固氮和生物固氮。非生物固氮涉及閃電、高溫放電等自然現象，但這一途徑對氮的固定作用有限。生物固氮則是通過固氮微生物在生物體內將分子態氮轉化為氨，這是大氣中90%以上的分子態氮被還原為氨的主要方式。
生物固氮過程中，固氮酶是關鍵酶，它能夠在厭氧條件下催化氮氣的還原。許多微生物，如細菌、放線菌、藍細菌（藍藻）、某些植物（如大豆）等，都具有固氮能力。這些微生物通過固氮作用為自身或其他生物提供氮素養料。
固氮效能是指固氮微生物每消耗1克碳水化合物從空氣中攝取的氮素毫克數，用以衡量固氮微生物的固氮效率。
環境因素、菌種因素和水稻品種因素都會影響水稻的固氮能力。例如，光照、水分、溫度和土壤pH值等環境因素，以及與不同種類的固氮菌形成的共生關係，都會對水稻的固氮能力產生影響。
固氮酶是一種天然的室溫固氮分子機器，它通過一系列電子轉移過程將氮分子還原為氨。化學家正在研究固氮酶的作用機制，以期開發出能夠在室溫下進行的人工合成催化劑。
氧對固氮酶有高度敏感性，因此生物固氮必須在無氧條件下進行。好氧性固氮微生物發展出了多種防氧機制，以保護固氮酶的活性。
綜上所述，固氮能力是生物體或系統將空氣中的氮氣轉化為可用氮源的能力，這一過程對於維持生態系統的氮循環和促進植物生長至關重要。