میکروارگانیسم های مفید خاک فراوان ترین موجودات زنده در خاک هستند و مسئول چرخه مواد مغذی و مواد آلی، حاصلخیزی خاک، احیای خاک از طریق مصارف کود کشاورزی، سلامت گیاه و تولید اولیه اکوسیستم هستند. میکروارگانیسم های مفید عبارتند از آن هایی که با ریشه های گیاه ارتباط همزیستی ایجاد می کنند (ریزوبیا، قارچ های میکوریزا، اکتینومیست ها، باکتری های دیازوتروف)، کانی سازی و در دسترس بودن مواد مغذی را ارتقا می دهند، هورمون های رشد گیاهی تولید می کنند و آنتاگونیست های آفات، انگل ها یا بیماری های گیاهی (عوامل کنترل زیستی) هستند. بسیاری از این موجودات در حال حاضر به طور طبیعی در خاک وجود دارند، اگرچه در برخی شرایط ممکن است افزایش جمعیت آنها با تلقیح یا با استفاده از تکنیک های مختلف مدیریت کشاورزی که فراوانی و فعالیت آنها را افزایش می دهد، مفید باشد.
پنج نوع مختلف میکروب خاک وجود دارد: باکتری، اکتینومیست، قارچ، تک یاخته و نماتد. هر یک از این انواع میکروب برای تقویت سلامت خاک و گیاه کار متفاوتی دارند. میکروارگانیسم ها باکتری های نیروی کار حیاتی خاک هستند. آنها آخرین مرحله تجزیه مواد مغذی و رهاسازی آنها به ناحیه ریشه برای گیاه هستند. در واقع، سازمان خواربار و کشاورزی یک بار گفت: “باکتری ها ممکن است با ارزش ترین اشکال حیات در خاک باشند.”
اکتینومیست ها زمانی به عنوان قارچ طبقه بندی می شدند و در خاک به طور مشابه عمل می کنند. با این حال، برخی از اکتینومیست ها شکارچی هستند و به گیاه آسیب می رسانند در حالی که برخی دیگر که در خاک زندگی می کنند می توانند به عنوان آنتی بیوتیک برای گیاه عمل کنند.
قارچ ها نیز مانند باکتری ها در ناحیه ریشه زندگی می کنند و به در دسترس قرار دادن مواد مغذی برای گیاهان کمک می کنند. به عنوان مثال، میکوریزا قارچی است که جذب آب و مواد مغذی توسط ریشه ها و گیاهان را تسهیل می کند تا قندها، اسیدهای آمینه و سایر مواد مغذی را فراهم کند
تک یاخته ها میکروب های بزرگتری هستند که دوست دارند مصرف کنند و توسط باکتری ها احاطه شوند. در واقع، مواد مغذی که توسط باکتری ها خورده می شوند، زمانی آزاد می شوند که تک یاخته ها به نوبه خود باکتری ها را بخورند.
نماتدها کرم های میکروسکوپی هستند که در اطراف یا داخل گیاه زندگی می کنند. برخی از نماتدها شکارچی هستند در حالی که برخی دیگر مفید هستند و نماتدهای بیماری زا را می خورند و مواد مغذی را برای گیاه ترشح می کنند.
فعالیت‌های میکروارگانیسم‌ها منجر به تجزیه مواد ارگانیک در خاک می‌گردد. برای هر نوع ماده ارگانیک، نوع ویژه‌ای از میکروب‌ها، اختصاص یافته است. این موجودات بر روی هر نوع ماده ارگانیک تأثیرگذار هستند.
نقش حیاتی میکروب‌ها در بازیابی مواد مغذی به‌شکل معدنی آنها بسیار اهمیت دارد. زیرا از این طریق گیاه بازهم قادر به جذب این مواد می‌شود. این فرآیند به‌نام معدنی‌سازی شناخته شده‌است.
وقتی میکروب‌ها تا حداکثر میزان ممکن به تجزیه همه چیز پرداختند، آنچه که باقی می‌ماند هیوموس یا گیاخاک نام دارد. ماده‌ای به‌رنگ قهوه‌ای تیره که ژله‌مانند است و می‌تواند برای هزاران سال در خاک بدون تغییر باقی بماند. هیوموس به خاک در نگهداری رطوبت کمک می‌کند، همچنین در تشکیل ساختار خاک نقش دارد. مولکول‌های هیوموس دارای بار منفی هستند و با مواد مغذی گیاهان که بار مثبت دارند (کاتیون‌ها) پیوند برقرار می‌کنند. در نتیجه جزء مهمی از ظرفیت تبادل کاتیونی خاک به‌حساب می‌آیند. همچنین گمان می‌رود که هیوموس در کاهش بیماری‌های گیاهی نقش دارد.
برخی از میکروب‌های خاک موادی چون پلی‌ساکارید، صمغ و گلیکوپروتئین‌ها را از خود ترشح می‌کنند. این مواد مانند چسبی هستند که مواد معدنی خاک را به‌هم می‌چسبانند و از این طریق ساختار پایه خاک شکل می‌گیرد. ساختار خاک اهمیت ویژه‌ای در رشد مطلوب گیاه دارد.
کشاورزی تا حد زیادی وابسته به توانایی میکروب‌ها (اکثراً باکتری‌ها) در تبدیل نیتروژن اتمسفر (گاز N2) به آمونیوم (NH3) است. برخی از این میکروب‌ها آزادانه در خاک زندگی می‌کنند و برخی دیگر در ارتباط با ریشه گیاهان هستند. مثال همیشگی از این نوع باکتری‌ها، ریزوبیوم است که در ریشه حبوبات زندگی می‌کند. این فرآیند تبدیل به‌نام تثبیت نیتروژن شناخته می‌شود.
از نیتروژن تثبت‌شده در زمین، ۶۰٪ توسط روند طبیعی و زیستی میکروب‌ها به‌وجود آمده است. ۲۵٪ نیز سهم کودهای ساخته دست بشر است. از آنجا که هزینه انرژی در حال افزایش است، تولید کودهای حاوی نیتروژن نیز گران تمام می‌شود. بنابراین چرخه طبیعی تثبیت نیتروژن در تولید مواد غذایی اهمیت روزافزونی دارد.
بعضی از میکروب‌های خاک، انواعی از مواد مفید در خاک تولید می‌کنند که به رشد بیشتر گیاه ختم می‌شود، مانند آکسین‌ها (Auxins)، جیبرلین‌ها (Gibberellins) و آنتی‌بیوتیک‌ها.
بهترین مثال از کاربرد میکروب‌های خاک در کنترل آفت‌ها، محصولی تجاری است که از باکتری خاک بدست می‌آید و با نام باسیلوس تورینجنیس (Bt - Bacillus thuringiensis) معروف است. این باکتری آفت کرم‌ابریشم برروی محصولات کشاورزی را از بین می‌برد. برخی از نژادهای Bt برای از بین بردن سوسک‌ها و مگس‌ها نیز کاربرد دارند. از انواعی از گونه‌های قارچ به‌نام تریکودرما (Trichoderma) به‌عنوان عوامل کنترل زیستی بر علیه بیماری‌های قارچی گیاهان که اغلب در ریشه بروز می‌کنند، استفاده می‌شود. کاربرد انواع مختلف دیگری از قارچ‌ها برای از بین بردن حشرات نیز در کشاورزی مرسوم است.
همچنین بخوانید مزایای بایوگانومکس1
