Mikroorganismer är mycket små livsformer som ibland kan leva som enskilda celler, även om många också bildar kolonier av celler. Det behövs vanligtvis ett mikroskop för att se enskilda celler av dessa organismer. Det finns många fler mikroorganismer i matjord, där det finns gott om födokällor, än i underjorden. De är särskilt rikligt förekommande i området omedelbart intill växternas rötter (kallat rhizosfären), där avslagna celler och kemikalier som frigörs av rötterna utgör färdiga födokällor. Dessa organismer är primära nedbrytare av organiskt material, men de gör även andra saker, t.ex. tillhandahåller kväve genom fixering för att hjälpa växande växter, avgiftar skadliga kemikalier (toxiner), undertrycker sjukdomsorganismer och producerar produkter som kan stimulera växttillväxten. Markens mikroorganismer har haft en annan direkt betydelse för människan – de är källan till de flesta antibiotika som vi använder för att bekämpa sjukdomar.
Bakterier
Bakterier lever i nästan alla livsmiljöer. De finns i djurens matsmältningssystem, i havet och sötvatten, i komposthögar (även vid temperaturer över 130°F) och i jordar. Även om vissa typer av bakterier lever i översvämmade jordar utan syre, kräver de flesta av dem väl luftiga jordar. Generellt sett tenderar bakterier att klara sig bättre i jordar med neutralt pH än i sura jordar.
Biakterier är inte bara bland de första organismerna som börjar bryta ned rester i jorden, utan gynnar också växterna genom att öka tillgången på näringsämnen. Många bakterier löser till exempel upp fosfor, vilket gör det mer tillgängligt för växterna att använda. Bakterier är också till stor hjälp när det gäller att tillhandahålla kväve till växterna, som de behöver i stora mängder men som det ofta råder brist på i jordbruksjordar. Du kanske undrar hur jordar kan ha brist på kväve när vi är omgivna av det – 78 % av luften vi andas består av kvävgas. Ändå står både växter och djur inför ett dilemma som liknar det som den gamle sjöfararen stod inför när han drev på havet utan färskvatten: ”Vatten, vatten, överallt och ingen droppe att dricka.” Tyvärr kan varken djur eller växter använda kvävegas (N2) som näring. Vissa typer av bakterier kan dock ta kvävegas från atmosfären och omvandla den till en form som växter kan använda för att göra aminosyror och proteiner. Denna omvandlingsprocess kallas kvävefixering.
Vissa kvävefixerande bakterier bildar ömsesidigt fördelaktiga föreningar med växter. Ett sådant symbiotiskt förhållande som är mycket viktigt för jordbruket omfattar den kvävefixerande rhizobia-bakteriegruppen som lever inuti knölar som bildas på baljväxternas rötter. Dessa bakterier tillhandahåller kväve i en form som baljväxter kan använda, medan baljväxten förser bakterierna med socker som energi.
Människor äter vissa baljväxter eller produkter av dem, t.ex. ärtor, torra bönor och tofu gjord av sojabönor. Sojabönor, alfalfa och klöver används som djurfoder. Klöver och hårig vicker odlas som täckgrödor för att berika jorden med organiskt material och kväve för den följande grödan. På ett alfalfafält kan bakterierna binda hundratals pund kväve per hektar varje år. Med ärtor är mängden kväve som fixeras mycket lägre, omkring 30 till 50 pund per hektar.
Aktinomyceterna, en annan grupp bakterier, bryter ner stora ligninmolekyler till mindre storlekar. Lignin är en stor och komplex molekyl som finns i växtvävnad, särskilt i stammar, och som är svår för de flesta organismer att bryta ner. Lignin skyddar också ofta andra molekyler som cellulosa från nedbrytning. Aktinomyceterna har vissa egenskaper som liknar svamparnas, men de grupperas ibland för sig själva och ges lika stor betydelse som bakterier och svampar.
RELATIVA MÄNGDER AV BACTERIER OCH SVAMP
Alla jordar innehåller både bakterier och svampar, men de kan ha olika relativa mängder beroende på markförhållandena. De allmänna sätten på vilka du hanterar din jord – mängden störningar, den tillåtna surhetsgraden och de typer av restprodukter som tillsätts – kommer att avgöra den relativa förekomsten av dessa två stora grupper av markorganismer. Jordar som störs regelbundet genom intensiv jordbearbetning tenderar att ha högre halter av bakterier än av svampar. Det gör även översvämmade risjordar, eftersom svampar inte kan leva utan syre, medan många arter av bakterier kan göra det. Jordar som inte bearbetas tenderar att ha mer av sitt färska organiska material vid ytan och att ha högre nivåer av svampar än bakterier. Eftersom svampar är mindre känsliga för syra kan högre halter av svampar än bakterier förekomma i mycket sura jordar. Trots många påståenden vet man inte mycket om betydelsen för jordbruket av bakterie- respektive svampdominerade mikrobiella samhällen i marken, förutom att bakterieprevalenta jordar är mer karakteristiska för mer intensivt bearbetade jordar som tenderar att också ha hög näringstillgång och ökade näringsnivåer som ett resultat av snabbare nedbrytning av organiskt material.
Svampar
Svampar är en annan typ av markmikroorganismer. Jäst är en svamp som används vid bakning och vid framställning av alkohol. Andra svampar producerar ett antal antibiotika. Vi har alla förmodligen låtit en brödlimpa ligga för länge för att sedan upptäcka att det växer svamp på den. Vi har sett eller ätit svamp, som är frukterna från vissa svampar. Lantbrukare vet att svampar orsakar många växtsjukdomar, som t.ex. dunig mjöldagg, fuktskador, olika typer av rotröta och äppelskorpa. Svamparna initierar också nedbrytningen av färska organiska restprodukter. De hjälper till att få igång saker och ting genom att mjuka upp organiskt skräp och göra det lättare för andra organismer att delta i nedbrytningsprocessen. Svampar är också de viktigaste nedbrytarna av lignin och är mindre känsliga för sura jordförhållanden än bakterier. Ingen av dem kan fungera utan syre. Låg störning i marken till följd av reducerad jordbearbetning tenderar att främja ackumulering av organiska restprodukter vid och nära ytan. Detta tenderar att främja svamptillväxt, vilket sker i många naturliga ostörda ekosystem.
Många växter utvecklar ett gynnsamt förhållande till svampar som ökar rötternas kontakt med jorden. Svampar infekterar rötterna och skickar ut rotliknande strukturer som kallas hyfer (se figur 4.2). Hyphaerna från dessa mykorrhizasvampar tar upp vatten och näringsämnen som sedan kan ge näring åt växten. Hyferna är mycket tunna, ungefär 1/60 av diametern på en växtrot, och kan utnyttja vatten och näringsämnen i små utrymmen i jorden som kan vara otillgängliga för rötter. Detta är särskilt viktigt för fosfornäring till växter i jordar med låg fosforhalt. Hyferna hjälper växten att ta upp vatten och näringsämnen, och i gengäld får svamparna energi i form av socker som växten producerar i sina blad och skickar ner till rötterna. Detta symbiotiska ömsesidiga beroende mellan svampar och rötter kallas för ett mykorrhizaförhållande. Allt som allt är det en ganska bra affär för både växten och svampen. Hyferna hos dessa svampar hjälper till att utveckla och stabilisera större jordaggregat genom att utsöndra en klibbig gel som limmar ihop mineraliska och organiska partiklar.
MYKORRHIZASVAMPAR
Mykorrhizasvampar hjälper växterna att ta upp vatten och näring, förbättrar kvävefixeringen hos baljväxter och hjälper till att bilda och stabilisera jordaggregat. Växtföljder väljer ut fler typer av svampar och bättre fungerande svampar än vad monokulturer gör. Vissa studier tyder på att täckgrödor, särskilt baljväxter, mellan huvudgrödorna bidrar till att upprätthålla höga nivåer av sporer och främjar en god utveckling av mykorrhizan i nästa gröda. Rötter som har många mykorrhizorötter har bättre förmåga att motstå svampsjukdomar, parasitära nematoder, torka, salthalt och aluminiumtoxicitet. Mykorrhizasammanslutningar har visat sig stimulera de fritt levande kvävefixerande bakterierna azotobacter, som i sin tur också producerar växttillväxtstimulerande kemikalier.
Alger
Alger omvandlar i likhet med kulturväxter solljuset till komplexa molekyler, t.ex. socker, som de kan använda för att få energi och för att bygga upp andra molekyler som de behöver. Alger finns i riklig mängd i översvämmade jordar i träsk och risfält, och de kan hittas på ytan av dåligt dränerade jordar och i fuktiga sänkor. Alger kan också förekomma i relativt torra jordar, och de bildar ömsesidigt gynnsamma relationer med andra organismer. Lavar som finns på stenar är en sammanslutning mellan en svamp och en alg.
Protozoer
Protozoer är encelliga djur som använder en mängd olika sätt att förflytta sig i marken. Liksom bakterier och många svampar kan de endast ses med hjälp av ett mikroskop. De är huvudsakligen sekundära konsumenter av organiskt material och livnär sig på bakterier, svampar, andra protozoer och organiska molekyler som är lösta i markvattnet. Protozoer – genom att de betar av kväverika organismer och utsöndrar avfall – tros vara ansvariga för att mineralisera (frigöra näringsämnen från organiska molekyler) en stor del av kvävet i jordbruksjordar.