Грамматический словарь Зализняка (склонения слова):
Азотобактерия, азотобактерии, азотобактерии, азотобактерий, азотобактерии, азотобактериям, азотобактерию, азотобактерий, азотобактерией, азотобактериею, азотобактериями, азотобактерии, азотобактериях