Mikroorganizmy są bardzo małymi formami życia, które czasami mogą żyć jako pojedyncze komórki, chociaż wiele z nich tworzy również kolonie komórek. Aby zobaczyć pojedyncze komórki tych organizmów, zwykle potrzebny jest mikroskop. O wiele więcej mikroorganizmów występuje w wierzchniej warstwie gleby, gdzie źródła pożywienia są obfite, niż w warstwie podglebia. Jest ich szczególnie dużo w obszarze bezpośrednio przy korzeniach roślin (zwanym ryzosferą), gdzie złuszczone komórki i substancje chemiczne uwalniane przez korzenie stanowią gotowe źródło pożywienia. Organizmy te są głównymi rozkładaczami materii organicznej, ale robią też inne rzeczy, takie jak dostarczanie azotu poprzez wiązanie, aby pomóc rosnącym roślinom, detoksykacja szkodliwych substancji chemicznych (toksyn), zwalczanie organizmów chorobotwórczych i wytwarzanie produktów, które mogą stymulować wzrost roślin. Mikroorganizmy glebowe mają jeszcze jedno bezpośrednie znaczenie dla ludzi – są źródłem większości antybiotyków, których używamy do zwalczania chorób.
Bakterie
Bakterie żyją w prawie każdym siedlisku. Znajdują się wewnątrz układu pokarmowego zwierząt, w oceanie i słodkiej wodzie, w stosach kompostowych (nawet w temperaturach powyżej 130°F) i w glebach. Chociaż niektóre rodzaje bakterii żyją w zalanych glebach bez tlenu, większość wymaga dobrze napowietrzonych gleb. Ogólnie rzecz biorąc, bakterie mają tendencję do robienia lepiej w glebach o neutralnym pH niż w glebach kwaśnych.
Oprócz bycia jednymi z pierwszych organizmów, które zaczynają rozkładać pozostałości w glebie, bakterie przynoszą korzyści roślinom poprzez zwiększenie dostępności składników odżywczych. Na przykład, wiele bakterii rozpuszcza fosfor, czyniąc go bardziej dostępnym do wykorzystania przez rośliny. Bakterie są również bardzo pomocne w dostarczaniu roślinom azotu, który jest im potrzebny w dużych ilościach, a którego często brakuje w glebach rolniczych. Możesz się zastanawiać jak gleby mogą być ubogie w azot, skoro jesteśmy nim otoczeni – 78% powietrza, którym oddychamy składa się z azotu. Jednak zarówno rośliny, jak i zwierzęta stają przed dylematem podobnym do tego, jaki miał starożytny Marynarz, który dryfował po morzu bez słodkiej wody: „Woda, woda, wszędzie ani kropli do picia”. Niestety, ani zwierzęta, ani rośliny nie potrafią wykorzystać gazowego azotu (N2) do swojego odżywiania. Jednak niektóre rodzaje bakterii są w stanie pobrać gazowy azot z atmosfery i przekształcić go w formę, którą rośliny mogą wykorzystać do produkcji aminokwasów i białek. Ten proces konwersji jest znany jako wiązanie azotu.
Niektóre bakterie wiążące azot tworzą wzajemnie korzystne związki z roślinami. Jeden taki symbiotyczny związek, który jest bardzo ważny dla rolnictwa obejmuje wiążącą azot grupę bakterii rhizobia, które żyją wewnątrz guzków utworzonych na korzeniach roślin strączkowych. Bakterie te dostarczają azotu w formie, którą rośliny strączkowe mogą wykorzystać, podczas gdy roślina strączkowa dostarcza bakteriom cukrów na energię.
Ludzie jedzą niektóre rośliny strączkowe lub ich produkty, takie jak groch, sucha fasola i tofu wykonane z soi. Soja, lucerna i koniczyna są używane do karmienia zwierząt. Koniczyny i wyka włochata są uprawiane jako rośliny okrywowe w celu wzbogacenia gleby w materię organiczną, jak również w azot dla następnych upraw. Na polu lucerny, bakterie mogą wiązać setki funtów azotu na akr każdego roku. Z grochu, ilość azotu ustalone jest znacznie niższa, około 30 do 50 funtów na akr.
Actinomycetes, inna grupa bakterii, złamać duże cząsteczki ligniny na mniejsze rozmiary. Lignina jest dużą i złożoną cząsteczką występującą w tkankach roślinnych, szczególnie w łodygach, która jest trudna do rozłożenia dla większości organizmów. Lignina często chroni również inne cząsteczki, takie jak celuloza, przed rozkładem. Actinomycetes mają pewne cechy podobne do grzybów, ale czasami są grupowane samodzielnie i przypisuje się im równe traktowanie z bakteriami i grzybami.
RELATYWNE ILOŚCI BAKTERII I GRZYBÓW
Wszystkie gleby zawierają zarówno bakterie jak i grzyby, ale mogą one mieć różne względne ilości w zależności od warunków glebowych. Ogólne sposoby gospodarowania glebą – stopień zakłóceń, dopuszczalna kwasowość i rodzaj dodawanych resztek – decydują o względnej liczebności tych dwóch głównych grup organizmów glebowych. Gleby, które są regularnie naruszane przez intensywną uprawę, charakteryzują się wyższym poziomem bakterii niż grzybów. Podobnie jest w przypadku zalanych gleb ryżowych, ponieważ grzyby nie mogą żyć bez tlenu, podczas gdy wiele gatunków bakterii może. Gleby, które nie są uprawiane, mają zazwyczaj więcej świeżej materii organicznej na powierzchni i mają wyższy poziom grzybów niż bakterii. Ponieważ grzyby są mniej wrażliwe na kwasowość, wyższe poziomy grzybów niż bakterii mogą występować w bardzo kwaśnych glebach. Pomimo wielu twierdzeń, niewiele wiadomo na temat znaczenia rolniczego bakterii w porównaniu do grzybów zdominowanych przez społeczności mikroorganizmów glebowych, z wyjątkiem tego, że gleby z przewagą bakterii są bardziej charakterystyczne dla bardziej intensywnie uprawianych gleb, które zwykle mają również wysoką dostępność składników odżywczych i zwiększone poziomy składników odżywczych w wyniku szybszego rozkładu materii organicznej.
Grzyby
Grzyby są innym rodzajem mikroorganizmów glebowych. Drożdże to grzyby używane w piekarnictwie i produkcji alkoholu. Inne grzyby produkują szereg antybiotyków. Mamy wszyscy prawdopodobnie niech bochenek chleba siedzieć wokół zbyt długo tylko znaleźć grzyby rosnące na nim. Widzieliśmy lub jedliśmy grzyby, owocniki niektórych grzybów. Rolnicy wiedzą, że grzyby powodują wiele chorób roślin, takich jak mączniak prawdziwy, zgnilizna twardzikowa, różne rodzaje zgnilizny korzeni i parch jabłoni. Grzyby inicjują również proces rozkładu świeżych resztek organicznych. Pomagają w rozpoczęciu procesu rozkładu poprzez zmiękczenie resztek organicznych i ułatwienie innym organizmom przyłączenia się do procesu rozkładu. Grzyby są również głównymi rozkładaczami ligniny i są mniej wrażliwe na kwaśne warunki glebowe niż bakterie. Żaden z nich nie jest w stanie funkcjonować bez tlenu. Niewielkie zaburzenia gleby wynikające z systemów uprawy uproszczonej sprzyjają gromadzeniu się resztek organicznych na powierzchni i w jej pobliżu. To ma tendencję do promowania wzrostu grzybów, jak to się dzieje w wielu naturalnych ekosystemów undisturbed.
Wiele roślin rozwijać korzystne relacje z grzybami, które zwiększa kontakt korzeni z gleby. Grzyby infekują korzenie i wysyłają struktury podobne do korzeni, zwane hyphae (patrz rysunek 4.2). Hyfusy grzybów mikoryzowych pobierają wodę i substancje odżywcze, które mogą następnie zasilić roślinę. Hyphae są bardzo cienkie, około 1/60 średnicy korzenia rośliny, i są w stanie wykorzystać wody i składników odżywczych w małych przestrzeniach w glebie, które mogą być niedostępne dla korzeni. Jest to szczególnie ważne dla odżywiania roślin fosforem na glebach o niskiej zawartości fosforu. Grzyby pomagają roślinie pobierać wodę i substancje odżywcze, a w zamian otrzymują energię w postaci cukrów, które roślina produkuje w liściach i przesyła do korzeni. Ta symbiotyczna współzależność między grzybami a korzeniami nazywana jest związkiem mikoryzowym. Biorąc wszystko pod uwagę, jest to całkiem dobry interes zarówno dla rośliny, jak i grzyba. Hyphae tych grzybów pomaga rozwijać i stabilizować większe agregaty glebowe poprzez wydzielanie lepkiego żelu, który skleja cząstki mineralne i organiczne razem.
MYCORRHIZAL FUNGI
Grzyby mikoryzowe pomagają roślinom pobierać wodę i składniki odżywcze, poprawiają wiązanie azotu przez rośliny strączkowe i pomagają tworzyć i stabilizować agregaty glebowe. Płodozmian wybiera więcej rodzajów i lepiej działających grzybów niż uprawa monokulturowa. Niektóre badania wskazują, że stosowanie roślin okrywowych, zwłaszcza roślin strączkowych, między głównymi uprawami pomaga utrzymać wysoki poziom zarodników i promuje dobry rozwój mikoryzy w następnej uprawie. Korzenie, które mają dużo mikoryzy są w stanie lepiej oprzeć się chorobom grzybiczym, pasożytniczych nicieni, suszy, zasolenia i toksyczności aluminium. Mycorrhizal stowarzyszenia okazały się stymulować wolne żyjące azotu wiążące bakterie azotobacter, które z kolei również produkować wzrost roślin stymulujące chemicals.
Algi
Algi, jak rośliny uprawne, konwersji światła słonecznego do złożonych cząsteczek, takich jak cukry, które mogą wykorzystać do energii i pomóc zbudować inne cząsteczki, których potrzebują. Glony występują w obfitości w zalanych glebach bagien i ryżowisk, a można je znaleźć na powierzchni słabo osuszonych gleb i w wilgotnych depresjach. Glony mogą również występować w stosunkowo suchych glebach, a z innymi organizmami tworzą wzajemnie korzystne związki. Porosty występujące na skałach są związkiem grzyba i algi.
Protozoa
Protozoa są jednokomórkowymi zwierzętami, które wykorzystują różne sposoby poruszania się w glebie. Podobnie jak bakterie i wiele grzybów, można je zobaczyć tylko przy pomocy mikroskopu. Są one głównie wtórnymi konsumentami materiałów organicznych, żywiąc się bakteriami, grzybami, innymi pierwotniakami oraz cząsteczkami organicznymi rozpuszczonymi w wodzie glebowej. Uważa się, że pierwotniaki – poprzez pasienie się na organizmach bogatych w azot i wydalanie odpadów – są odpowiedzialne za mineralizację (uwalnianie składników odżywczych z cząsteczek organicznych) dużej części azotu w glebach rolniczych.
.