A mikroorganizmusok nagyon kicsi életformák, amelyek néha egyetlen sejtként élnek, bár sokan sejtkolóniákat is alkotnak. Ezen organizmusok egyes sejtjeinek megtekintéséhez általában mikroszkópra van szükség. A felső talajban, ahol bőséges a táplálékforrás, sokkal több mikroorganizmus él, mint az altalajban. Különösen nagy számban fordulnak elő a növények gyökerei melletti területen (az úgynevezett rizoszférában), ahol a leváló sejtek és a gyökerek által kibocsátott vegyi anyagok kész táplálékforrást jelentenek. Ezek az organizmusok a szerves anyagok elsődleges lebontói, de más feladatokat is ellátnak, például nitrogénmegkötéssel segítik a növekvő növényeket, méregtelenítik a káros vegyi anyagokat (toxinokat), elnyomják a beteg szervezeteket, és olyan termékeket állítanak elő, amelyek serkenthetik a növények növekedését. A talajban élő mikroorganizmusok egy másik közvetlen jelentőséggel is bírnak az ember számára – ők a forrásai a legtöbb antibiotikus gyógyszernek, amelyeket a betegségek leküzdésére használunk.
Baktériumok
A baktériumok szinte minden élőhelyen élnek. Megtalálhatók az állatok emésztőrendszerében, az óceánban és az édesvízben, a komposztkupacokban (még 130°F feletti hőmérsékleten is) és a talajban. Bár egyes baktériumfajták oxigén nélküli, elárasztott talajban is élnek, a legtöbbjüknek jól levegőztetett talajra van szükségük. A baktériumok általában jobban boldogulnak a semleges pH-jú talajokban, mint a savanyú talajokban.
Amellett, hogy a baktériumok az elsők között kezdik meg a talajban lévő maradványok lebontását, a tápanyagok hozzáférhetőségének növelésével a növények javát szolgálják. Sok baktérium például feloldja a foszfort, így az jobban hozzáférhetővé válik a növények számára. A baktériumok nagy segítséget nyújtanak a növények nitrogénellátásában is, amelyre nagy mennyiségben van szükségük, de a mezőgazdasági talajokban gyakran hiány van belőle. Elgondolkodhatunk azon, hogyan lehet a talajokban nitrogénhiány, amikor körülvesz bennünket a nitrogén – a belélegzett levegő 78%-a nitrogéngázból áll. A növények és az állatok is hasonló dilemmával szembesülnek, mint az ókori tengerész, aki friss víz nélkül sodródott a tengeren: “Víz, víz, víz, mindenütt, és egy cseppet sem lehet inni.” Sajnos sem az állatok, sem a növények nem képesek a nitrogéngázt (N2) táplálkozásukhoz felhasználni. Egyes baktériumtípusok azonban képesek a légkörből nitrogéngázt felvenni és olyan formába alakítani, amelyet a növények aminosavak és fehérjék előállítására használhatnak. Ezt az átalakítási folyamatot nevezzük nitrogénkötésnek.
Egyes nitrogénmegkötő baktériumok kölcsönösen előnyös társulásokat alkotnak a növényekkel. Az egyik ilyen, a mezőgazdaság számára nagyon fontos szimbiózis a nitrogénmegkötő rhizobia baktériumcsoport, amely a hüvelyesek gyökerén képződő csomókban él. Ezek a baktériumok a hüvelyes növények számára hasznosítható formában szolgáltatnak nitrogént, míg a hüvelyes a baktériumokat energiaként cukorral látja el.
Az emberek fogyasztanak néhány hüvelyes növényt vagy az azokból készült termékeket, például borsót, szárazbabot és szójababból készült tofut. A szójababot, lucernát és lóherét állati takarmányozásra használják. A lóherét és a szőrös bükköt takarónövényként termesztik, hogy a talajt szerves anyaggal és nitrogénnel gazdagítsák a következő kultúra számára. Egy lucernaföldön a baktériumok évente akár több száz font nitrogént is megkötnek hektáronként. A borsó esetében a megkötött nitrogén mennyisége sokkal kisebb, körülbelül 30-50 font hektáronként.
A baktériumok egy másik csoportja, az aktinomiciták a nagy ligninmolekulákat kisebb méretűre bontják. A lignin egy nagy és összetett molekula, amely a növényi szövetekben, különösen a szárakban található, és amelyet a legtöbb szervezet számára nehéz lebontani. A lignin gyakran más molekulákat, például a cellulózt is védi a lebomlástól. Az aktinomycétáknak van néhány, a gombákéhoz hasonló tulajdonságuk, de néha önmagukban is csoportosítják őket, és a baktériumokkal és gombákkal egyenrangúan számon tartják őket.
BAKTEREK ÉS GOMBÁK RELATÍV MENNYISÉGE
Minden talajban vannak baktériumok és gombák is, de a talajviszonyoktól függően eltérő relatív mennyiségben fordulhatnak elő. A talajkezelés általános módjai – a bolygatás mértéke, a megengedett savasság mértéke és a hozzáadott maradékanyagok típusa – meghatározzák a talajszervezetek e két fő csoportjának relatív mennyiségét. Az intenzív talajműveléssel rendszeresen bolygatott talajokban általában magasabb a baktériumok, mint a gombák szintje. Ugyanígy az elárasztott rizstalajokban is, mivel a gombák nem tudnak oxigén nélkül élni, míg számos baktériumfaj igen. A talajok, amelyeket nem művelnek, általában több friss szerves anyagot tartalmaznak a felszínen, és magasabb a gombák, mint a baktériumok szintje. Mivel a gombák kevésbé érzékenyek a savasságra, a nagyon savanyú talajokban a baktériumoknál magasabb lehet a gombák szintje. Számos állítás ellenére keveset tudunk a baktériumok és a gombák által dominált talajmikrobiális közösségek mezőgazdasági jelentőségéről, kivéve, hogy a baktériumok által dominált talajok inkább az intenzívebben művelt talajokra jellemzőek, amelyek általában magas tápanyag-ellátottsággal és a gyorsabb szervesanyag-bomlás következtében megnövekedett tápanyagszintekkel is rendelkeznek.
Gombák
A gombák a talajmikroorganizmusok egy másik típusa. Az élesztő a sütésnél és az alkohol előállításánál használt gomba. Más gombák számos antibiotikumot termelnek. Valószínűleg mindannyian hagytunk már túl sokáig állni egy kenyeret, hogy aztán gombát találjunk rajta. Láttunk vagy ettünk már gombát, egyes gombák termőtestét. A gazdálkodók tudják, hogy a gombák számos növénybetegséget okoznak, például a lisztharmatot, a nedvkeringést, a gyökérrothadás különböző fajtáit és az almahimlőt. A gombák a friss szerves maradványok bomlását is elindítják. Azzal segítik a dolgok beindulását, hogy felpuhítják a szerves törmeléket, és megkönnyítik más élőlények számára a bomlási folyamatba való bekapcsolódást. A gombák a lignin fő lebontói is, és a baktériumoknál kevésbé érzékenyek a savas talajviszonyokra. Egyikük sem képes oxigén nélkül működni. A csökkentett talajművelési rendszerekből eredő alacsony talajbolygatás általában elősegíti a szerves maradványok felhalmozódását a felszínen és a felszín közelében. Ez hajlamos elősegíteni a gombák növekedését, ahogyan az sok természetes, háborítatlan ökoszisztémában is történik.
Néhány növény előnyös kapcsolatot alakít ki a gombákkal, ami növeli a gyökerek kapcsolatát a talajjal. A gombák megfertőzik a gyökereket, és gyökérszerű struktúrákat, úgynevezett hifákat bocsátanak ki (lásd a 4.2. ábrát). Ezeknek a mikorrhiza gombáknak a hifái vizet és tápanyagokat vesznek fel, amelyek aztán táplálhatják a növényt. A hifák nagyon vékonyak, körülbelül 1/60-átmérőjűek, mint egy növényi gyökér, és képesek a talajban lévő kis helyeken lévő vizet és tápanyagokat hasznosítani, amelyek a gyökerek számára hozzáférhetetlenek lehetnek. Ez különösen fontos a növények foszfortáplálása szempontjából az alacsony foszfortartalmú talajokon. A hifák segítenek a növénynek a víz és a tápanyagok felvételében, cserébe a gombák cukrok formájában energiát kapnak, amelyet a növény a leveleiben termel, és leküld a gyökerekhez. Ezt a gombák és a gyökerek közötti szimbiózisos kölcsönös függőséget nevezzük mikorrhiza kapcsolatnak. Mindent összevetve, ez egy elég jó üzlet mind a növény, mind a gomba számára. E gombák hifái segítenek a nagyobb talajaggregátumok kialakításában és stabilizálásában azáltal, hogy ragacsos gélt választanak ki, amely összeragasztja az ásványi és szerves részecskéket.
MIKORRIZÁLGOMBÁK
A mikorrhiza gombák segítik a növények víz- és tápanyagfelvételét, javítják a hüvelyesek nitrogénkötését, és segítenek a talajaggregátumok kialakításában és stabilizálásában. A vetésforgó többféle és jobban teljesítő gombafajtát választ ki, mint a monokultúrás termesztés. Egyes tanulmányok szerint a fedőnövények, különösen a hüvelyesek használata a fő kultúrák között segít fenntartani a spórák magas szintjét, és elősegíti a jó mikorrhiza fejlődést a következő kultúrában. A sok mikorrhizával rendelkező gyökerek jobban ellenállnak a gombabetegségeknek, a parazita fonálférgeknek, a szárazságnak, a sótartalomnak és az alumínium toxicitásának. Kimutatták, hogy a mikorrhiza társulások serkentik a szabadon élő nitrogénmegkötő azotobaktériumokat, amelyek viszont növénynövekedést serkentő vegyi anyagokat is termelnek.
Alga
Az algák, akárcsak a kultúrnövények, a napfényt összetett molekulákká, például cukrokká alakítják, amelyeket energiaként és más, számukra szükséges molekulák felépítéséhez használhatnak fel. Az algák bőségesen megtalálhatók a mocsarak és rizsföldek elárasztott talajában, valamint a rossz vízelvezetésű talajok felszínén és a nedves mélyedésekben. Az algák viszonylag száraz talajokban is előfordulhatnak, és kölcsönösen előnyös kapcsolatokat alakítanak ki más szervezetekkel. A sziklákon található zuzmók egy gomba és egy alga társulása.
Protozoa
A protozoa olyan egysejtű állatok, amelyek különböző eszközökkel mozognak a talajban. A baktériumokhoz és sok gombához hasonlóan csak mikroszkóp segítségével láthatók. Elsősorban a szerves anyagok másodlagos fogyasztói, baktériumokkal, gombákkal, más protozoonokkal és a talajvízben oldott szerves molekulákkal táplálkoznak. A protozoonok – a nitrogénben gazdag szervezeteken való legelésük és a hulladékok kiválasztása révén – feltehetően felelősek a mezőgazdasági talajokban lévő nitrogén nagy részének mineralizálásáért (a szerves molekulákból származó tápanyagok felszabadításáért).