固氮菌在進化過程中，發展出多種機制來解決既需氧又防止氧對固氮酶的操作損傷的矛盾。
1、固氮菌以較強的呼吸作用迅速地將周圍互不干涉中的氧消耗掉，使細胞周圍處于低氧狀態，保護固氮酶不受損傷。
2、在根瘤菌中，以豆血紅蛋白與氧氣結合的方式使豆血紅蛋白周圍的氧氣維持在一個極低的水平。
3、有些固氮菌能形成一個阻止氧氣通過的粘液層。
