Mikroorganismy jsou velmi malé formy života, které někdy mohou žít jako jednotlivé buňky, ačkoli mnohé z nich tvoří také kolonie buněk. K pozorování jednotlivých buněk těchto organismů je obvykle zapotřebí mikroskop. Ve svrchní vrstvě půdy, kde je dostatek zdrojů potravy, existuje mnohem více mikroorganismů než v podloží. Obzvláště hojně se vyskytují v oblasti bezprostředně u kořenů rostlin (tzv. rhizosféře), kde odlučované buňky a chemické látky uvolňované kořeny poskytují pohotové zdroje potravy. Tyto organismy jsou primárními rozkladači organických látek, ale dělají i další věci, například fixací poskytují dusík, který pomáhá rostoucím rostlinám, detoxikují škodlivé chemické látky (toxiny), potlačují choroboplodné zárodky a produkují produkty, které mohou stimulovat růst rostlin. Půdní mikroorganismy mají pro člověka ještě jeden přímý význam – jsou zdrojem většiny antibiotických léků, které používáme v boji proti nemocem.
Bakterie
Bakterie žijí téměř v každém prostředí. Nacházejí se v trávicí soustavě živočichů, v oceánu a sladké vodě, v hromadách kompostu (i při teplotách nad 130 °C) a v půdě. Ačkoli některé druhy bakterií žijí v zaplavené půdě bez kyslíku, většina vyžaduje dobře provzdušněnou půdu. Obecně se bakteriím daří lépe v půdách s neutrálním pH než v kyselých půdách.
Kromě toho, že bakterie patří mezi první organismy, které začínají rozkládat zbytky v půdě, prospívají rostlinám tím, že zvyšují dostupnost živin. Mnoho bakterií například rozpouští fosfor, čímž jej činí dostupnějším pro rostliny. Bakterie jsou také velmi užitečné při poskytování dusíku rostlinám, který potřebují ve velkém množství, ale v zemědělských půdách je ho často nedostatek. Možná se divíte, jak může mít půda nedostatek dusíku, když jsme jím obklopeni – 78 % vzduchu, který dýcháme, je tvořeno plynným dusíkem. Přesto rostliny i živočichové čelí podobnému dilematu jako starověký mořeplavec, který byl unášen mořem bez sladké vody: „Voda, voda, všude ani kapka k pití.“ Bohužel ani živočichové, ani rostliny nemohou plynný dusík (N2) využívat ke své výživě. Některé druhy bakterií však dokážou plynný dusík z atmosféry odebírat a přeměňovat jej na formu, kterou mohou rostliny využít k výrobě aminokyselin a bílkovin. Tento proces přeměny je znám jako fixace dusíku.
Některé bakterie vázající dusík tvoří s rostlinami vzájemně prospěšné asociace. Jeden takový symbiotický vztah, který je pro zemědělství velmi důležitý, zahrnuje skupinu bakterií rhizobia fixujících dusík, které žijí uvnitř hlízek vytvořených na kořenech luskovin. Tyto bakterie poskytují dusík ve formě, kterou mohou luštěniny využít, zatímco luštěnina poskytuje bakteriím cukry jako energii.
Lidé jedí některé luštěniny nebo výrobky z nich, například hrách, suché fazole a tofu vyrobené ze sóji. Sója, vojtěška a jetel se používají jako krmivo pro zvířata. Jeteloviny a vikev chlupatá se pěstují jako krycí plodiny, které obohacují půdu o organickou hmotu a také o dusík pro následující plodiny. Na poli vojtěšky mohou bakterie každoročně vázat stovky kilogramů dusíku na akr. U hrachu je množství fixovaného dusíku mnohem nižší, asi 30 až 50 liber na akr.
Aktinomycety, další skupina bakterií, rozkládají velké molekuly ligninu na menší. Lignin je velká a složitá molekula, která se nachází v rostlinných tkáních, zejména ve stoncích, a pro většinu organismů je obtížné ji rozložit. Lignin také často chrání jiné molekuly, jako je celulóza, před rozkladem. Aktinomycety mají některé vlastnosti podobné houbám, ale někdy se řadí do samostatné skupiny a dává se jim stejný účet jako bakteriím a houbám.
RELATIVNÍ MNOŽSTVÍ BAKTERIÍ A HOUB
Všechny půdy obsahují bakterie i houby, ale jejich relativní množství se může lišit v závislosti na půdních podmínkách. Obecné způsoby obhospodařování půdy – míra narušení, stupeň povolené kyselosti a druhy přidávaných zbytků – určují relativní množství těchto dvou hlavních skupin půdních organismů. Půdy, které jsou pravidelně narušovány intenzivním obděláváním, mají tendenci mít vyšší obsah bakterií než hub. Stejně tak zaplavené rýžové půdy, protože houby nemohou žít bez kyslíku, zatímco mnoho druhů bakterií ano. Půdy, které nejsou obdělávány, mají tendenci mít více čerstvé organické hmoty na povrchu a mají vyšší obsah hub než bakterií. Protože houby jsou méně citlivé na kyselost, může se ve velmi kyselých půdách vyskytovat vyšší množství hub než bakterií. Navzdory mnoha tvrzením je o zemědělském významu půdních mikrobiálních společenstev s převahou bakterií a hub známo jen málo, kromě toho, že půdy s převahou bakterií jsou charakterističtější pro intenzivněji obdělávané půdy, které mají také obvykle vysokou dostupnost živin a zvýšený obsah živin v důsledku rychlejšího rozkladu organické hmoty.
Houby
Houby jsou dalším typem půdních mikroorganismů. Kvasinky jsou houby používané při pečení a výrobě alkoholu. Jiné houby produkují řadu antibiotik. Všichni jsme pravděpodobně nechali bochník chleba příliš dlouho ležet, jen abychom zjistili, že na něm rostou houby. Viděli jsme nebo jedli houby, plodnice některých hub. Zemědělci vědí, že houby způsobují mnoho chorob rostlin, jako je plíseň, padlí, různé druhy kořenové hniloby a strupovitost jablek. Houby také iniciují rozklad čerstvých organických zbytků. Pomáhají nastartovat rozklad tím, že změkčují organické zbytky a usnadňují ostatním organismům zapojit se do rozkladného procesu. Houby jsou také hlavními rozkladači ligninu a jsou méně citlivé na kyselé půdní podmínky než bakterie. Žádná z nich není schopna fungovat bez kyslíku. Nízké narušení půdy v důsledku systémů s redukovaným zpracováním půdy má tendenci podporovat hromadění organických zbytků na povrchu a v jeho blízkosti. To má tendenci podporovat růst hub, jak se děje v mnoha přirozených nenarušených ekosystémech.
Mnohé rostliny navazují s houbami výhodný vztah, který zvyšuje kontakt kořenů s půdou. Houby infikují kořeny a vysílají kořenům podobné struktury zvané hyfy (viz obrázek 4.2). Hyfy těchto mykorhizních hub přijímají vodu a živiny, které pak mohou vyživovat rostlinu. Hyfy jsou velmi tenké, asi 1/60 průměru kořene rostliny, a jsou schopny využívat vodu a živiny v malých prostorách v půdě, které by mohly být pro kořeny nepřístupné. To je důležité zejména pro výživu rostlin fosforem v půdách s nízkým obsahem fosforu. Hyfy pomáhají rostlině přijímat vodu a živiny a houby na oplátku získávají energii ve formě cukrů, které rostlina produkuje v listech a posílá je dolů ke kořenům. Tato symbiotická vzájemná závislost mezi houbami a kořeny se nazývá mykorhizní vztah. Když se to vezme kolem a kolem, je to docela dobrý obchod pro rostlinu i houbu. Hyfy těchto hub pomáhají vytvářet a stabilizovat větší půdní agregáty tím, že vylučují lepivý gel, který k sobě lepí minerální a organické částice.
MYKORHIZNÍ HUBY
Mykorhizní houby pomáhají rostlinám přijímat vodu a živiny, zlepšují fixaci dusíku luštěninami a pomáhají vytvářet a stabilizovat půdní agregáty. Střídání plodin vybírá více druhů a lépe fungujících hub než monokulturní pěstování. Některé studie naznačují, že používání krycích plodin, zejména luskovin, mezi hlavními plodinami pomáhá udržovat vysoké hladiny spor a podporuje dobrý vývoj mykorhiz v následující plodině. Kořeny, které mají hodně mykorhiz, lépe odolávají houbovým chorobám, parazitickým háďátkům, suchu, zasolení a toxicitě hliníku. Bylo prokázáno, že mykorhizní asociace stimulují volně žijící bakterie azotobakterie vázající dusík, které zase produkují chemické látky stimulující růst rostlin.
Řasy
Řasy, stejně jako plodiny, přeměňují sluneční světlo na složité molekuly, jako jsou cukry, které mohou využívat k získávání energie a k tvorbě dalších potřebných molekul. Řasy se hojně vyskytují v zaplavené půdě bažin a rýžových polí a lze je nalézt na povrchu špatně odvodněné půdy a ve vlhkých prohlubních. Řasy se mohou vyskytovat i v relativně suchých půdách a vytvářejí vzájemně prospěšné vztahy s jinými organismy. Lišejníky vyskytující se na skalách jsou spojením mezi houbou a řasou.
Protozoa
Protozoa jsou jednobuněční živočichové, kteří k pohybu v půdě používají různé prostředky. Stejně jako bakterie a mnohé houby je lze pozorovat pouze pomocí mikroskopu. Jsou především sekundárními konzumenty organických látek, živí se bakteriemi, houbami, jinými prvoky a organickými molekulami rozpuštěnými v půdní vodě. Předpokládá se, že prvoci – prostřednictvím spásání organismů bohatých na dusík a vylučování odpadů – jsou zodpovědní za mineralizaci (uvolňování živin z organických molekul) velké části dusíku v zemědělských půdách.
.