Micro-organismen zijn zeer kleine levensvormen die soms als afzonderlijke cellen kunnen leven, hoewel vele ook kolonies van cellen vormen. Een microscoop is meestal nodig om afzonderlijke cellen van deze organismen te zien. In de bovengrond, waar voedselbronnen in overvloed aanwezig zijn, komen veel meer micro-organismen voor dan in de ondergrond. Zij zijn vooral talrijk in het gebied onmiddellijk naast de plantenwortels (de rhizosfeer), waar afgescheiden cellen en door de wortels vrijgemaakte chemicaliën een kant-en-klare voedselbron vormen. Deze organismen zijn de voornaamste afbrekers van organisch materiaal, maar ze doen ook andere dingen, zoals stikstof leveren door fixatie om groeiende planten te helpen, schadelijke chemicaliën (toxinen) ontgiften, ziekte-organismen onderdrukken en producten produceren die de plantengroei kunnen stimuleren. Micro-organismen in de bodem hebben nog een ander direct belang voor de mens – zij zijn de bron van de meeste antibiotica die we gebruiken om ziekten te bestrijden.
Bacteriën
Bacteriën leven in bijna elke habitat. Ze zijn te vinden in het spijsverteringsstelsel van dieren, in de oceaan en in zoet water, in composthopen (zelfs bij temperaturen boven de 130°F), en in de bodem. Hoewel sommige soorten bacteriën in overstroomde bodems zonder zuurstof kunnen leven, hebben de meeste een goed verluchte bodem nodig. In het algemeen doen bacteriën het beter in neutrale pH bodems dan in zure bodems.
Bacteriën behoren niet alleen tot de eerste organismen die beginnen met het afbreken van resten in de bodem, maar komen ook ten goede aan planten doordat ze de beschikbaarheid van voedingsstoffen vergroten. Veel bacteriën lossen bijvoorbeeld fosfor op, waardoor het beter beschikbaar wordt voor planten om te gebruiken. Bacteriën zijn ook zeer nuttig bij het leveren van stikstof aan planten, die zij in grote hoeveelheden nodig hebben, maar waaraan vaak een tekort is in landbouwgrond. Je vraagt je misschien af hoe bodems een tekort aan stikstof kunnen hebben terwijl we erdoor omringd zijn – 78% van de lucht die we inademen bestaat uit stikstofgas. Toch staan zowel planten als dieren voor een dilemma dat vergelijkbaar is met dat van de oude zeevaarder, die op zee stuurloos was zonder vers water: “Water, water, overal noch een druppel om te drinken.” Helaas kunnen dieren noch planten stikstofgas (N2) gebruiken voor hun voeding. Sommige soorten bacteriën zijn echter in staat stikstofgas uit de atmosfeer te halen en om te zetten in een vorm die planten kunnen gebruiken om aminozuren en eiwitten te maken. Dit omzettingsproces staat bekend als stikstoffixatie.
Sommige stikstoffixerende bacteriën vormen wederzijds voordelige associaties met planten. Een van deze symbiotische relaties, die van groot belang is voor de landbouw, is die met de stikstoffixerende rhizobia-bacteriegroep, die leeft in de knobbeltjes die zich vormen op de wortels van peulvruchten. Deze bacteriën leveren stikstof in een vorm die peulgewassen kunnen gebruiken, terwijl de peul de bacteriën suikers levert voor energie.
Mensen eten sommige peulvruchten of producten daarvan, zoals erwten, droge bonen, en tofu gemaakt van sojabonen. Sojabonen, luzerne, en klaver worden gebruikt voor diervoeder. Klavers en harige wikke worden geteeld als dekgewassen om de bodem te verrijken met organisch materiaal en stikstof voor het volgende gewas. In een luzerneveld kunnen de bacteriën elk jaar honderden ponden stikstof per hectare vastleggen. Bij erwten is de hoeveelheid vastgelegde stikstof veel lager, ongeveer 30 tot 50 pond per hectare.
De actinomyceten, een andere groep bacteriën, breken grote ligninemoleculen af in kleinere afmetingen. Lignine is een grote en complexe molecule die voorkomt in plantenweefsel, vooral in stengels, en die voor de meeste organismen moeilijk is af te breken. Lignine beschermt ook vaak andere moleculen zoals cellulose tegen afbraak. Actinomyceten hebben een aantal kenmerken die lijken op die van schimmels, maar ze worden soms apart gegroepeerd en gelijkgesteld met bacteriën en schimmels.
RELATIEVE AANTAL BACTERIA EN FUNGIEN
Alle bodems bevatten zowel bacteriën als schimmels, maar hun relatieve aantallen kunnen verschillen, afhankelijk van de bodemgesteldheid. De algemene manieren waarop u uw bodem beheert – de mate van verstoring, de toegestane zuurgraad en de soorten toegevoegde residuen – zullen de relatieve overvloed van deze twee grote groepen bodemorganismen bepalen. Bodems die regelmatig worden verstoord door intensieve grondbewerking hebben doorgaans een hoger gehalte aan bacteriën dan aan schimmels. Dat geldt ook voor overstroomde rijstgronden, omdat schimmels niet zonder zuurstof kunnen, terwijl veel bacteriesoorten dat wel kunnen. Grond die niet wordt bewerkt, heeft meestal meer verse organische stof aan de oppervlakte en bevat meer schimmels dan bacteriën. Omdat schimmels minder gevoelig zijn voor de zuurgraad, kunnen in zeer zure bodems hogere schimmel- dan bacterieconcentraties voorkomen. Ondanks vele beweringen is er weinig bekend over de betekenis voor de landbouw van door bacteriën versus door schimmels gedomineerde microbiële gemeenschappen in de bodem, behalve dat bodems met een hoge prevalentie aan bacteriën meer kenmerkend zijn voor intensiever bewerkte bodems die vaak ook een hoge beschikbaarheid van nutriënten hebben en verhoogde nutriëntenniveaus als gevolg van een snellere afbraak van organisch materiaal.
Fungi
Fungi zijn een ander type micro-organisme in de bodem. Gist is een schimmel die wordt gebruikt bij het bakken en bij de productie van alcohol. Andere schimmels produceren een aantal antibiotica. We hebben waarschijnlijk allemaal wel eens een brood te lang laten liggen om te ontdekken dat er schimmel op groeide. We hebben wel eens paddenstoelen gezien of gegeten, de vruchtstructuren van sommige schimmels. Landbouwers weten dat schimmels veel plantenziekten veroorzaken, zoals valse meeldauw, meeldauw, verschillende soorten wortelrot en appelschurft. Schimmels brengen ook de afbraak van verse organische resten op gang. Zij helpen de boel op gang door organisch afval zacht te maken en het voor andere organismen gemakkelijker te maken om aan het afbraakproces deel te nemen. Schimmels zijn ook de belangrijkste afbrekers van lignine en zijn minder gevoelig voor zure bodemomstandigheden dan bacteriën. Geen van de schimmels kan zonder zuurstof functioneren. De geringe verstoring van de bodem als gevolg van grondbewerkingssystemen met beperkte grondbewerking bevordert de accumulatie van organische resten aan en nabij de oppervlakte. Dit bevordert de groei van schimmels, zoals in veel natuurlijke, ongestoorde ecosystemen het geval is.
Veel planten ontwikkelen een gunstige relatie met schimmels, waardoor het contact van de wortels met de bodem toeneemt. Schimmels infecteren de wortels en zenden wortelachtige structuren uit die hyphae worden genoemd (zie figuur 4.2). De schimmeldraden van deze mycorrhizaschimmels nemen water en voedingsstoffen op die vervolgens de plant kunnen voeden. De schimmeldraden zijn zeer dun, ongeveer 1/60 van de diameter van een plantenwortel, en kunnen water en voedingsstoffen opnemen in kleine ruimten in de bodem die voor wortels ontoegankelijk zouden kunnen zijn. Dit is vooral belangrijk voor de fosforvoeding van planten in fosforarme bodems. De schimmeldraden helpen de plant water en voedingsstoffen op te nemen, en in ruil daarvoor ontvangen de schimmels energie in de vorm van suikers, die de plant in haar bladeren produceert en naar de wortels stuurt. Deze symbiotische onderlinge afhankelijkheid tussen schimmels en wortels wordt een mycorrhizale relatie genoemd. Alles bij elkaar genomen, is het een goede deal voor zowel de plant als de schimmel. De schimmeldraden van deze schimmels helpen bij het ontwikkelen en stabiliseren van grotere bodemaggregaten door een kleverige gel af te scheiden die minerale en organische deeltjes aan elkaar lijmt.
MYCORRHIZAL FUNGI
Mycorrhizaschimmels helpen planten water en voedingsstoffen op te nemen, verbeteren de stikstofbinding door peulvruchten, en helpen bij het vormen en stabiliseren van bodemaggregaten. Bij vruchtwisseling worden meer soorten en beter presterende schimmels geselecteerd dan bij monocultuur. Sommige studies tonen aan dat het gebruik van covergewassen, vooral leguminosen, tussen hoofdgewassen helpt om hoge niveaus van sporen te behouden en een goede mycorrhizale ontwikkeling in het volgende gewas bevordert. Wortels die veel mycorrhizae hebben zijn beter bestand tegen schimmelziekten, parasitaire nematoden, droogte, zoutgehalte, en aluminium toxiciteit. Mycorrhiza associaties blijken de vrijlevende stikstoffixerende bacteriën azotobacter te stimuleren, die op hun beurt ook plantengroeistimulerende chemicaliën produceren.
Algen
Algen, net als gewasplanten, zetten zonlicht om in complexe moleculen zoals suikers, die ze kunnen gebruiken voor energie en om andere moleculen te helpen bouwen die ze nodig hebben. Algen komen in overvloed voor in de overstroomde bodems van moerassen en rijstvelden, en ze kunnen worden gevonden aan de oppervlakte van slecht gedraineerde bodems en in natte depressies. Algen kunnen ook in betrekkelijk droge bodems voorkomen, en zij vormen wederzijds voordelige relaties met andere organismen. Op rotsen gevonden korstmossen zijn een associatie tussen een schimmel en een alg.
Protozoa
Protozoa zijn eencellige dieren die zich op verschillende manieren in de bodem voortbewegen. Evenals bacteriën en vele schimmels kunnen zij alleen met behulp van een microscoop worden waargenomen. Het zijn hoofdzakelijk secundaire consumenten van organisch materiaal, die zich voeden met bacteriën, schimmels, andere protozoën en organische moleculen die in het bodemwater zijn opgelost. Er wordt aangenomen dat protozoën – door het grazen van stikstofrijke organismen en het uitscheiden van afvalstoffen – verantwoordelijk zijn voor het mineraliseren (vrijkomen van nutriënten uit organische moleculen) van een groot deel van de stikstof in landbouwgronden.