Anksčiau žemdirbys, paėmęs žemės saują, ją pauostydavo. Jei kvepia duona, vadinasi, yra brandi ir pasiruošusi priimti sėklą. Dabar mikrobiologai gali paaiškinti, kad tai dirvožemio mikroorganizmų - aktomicetų - išskirtų fermentų specifinis kvapas. Mikroorganizmai yra vienas iš dirvožemio ekosistemos stabilumą, medžiagų apykaitą ir derlingumą lemiančių veiksnių.

Apibūdinant dirvožemio derlingumą, dažniausiai įvardijamos dirvožemio fizikinės ir cheminės savybės ir paprastai remiamasi geoistoriniu dirvožemio suskirstymu, granuliometrine sudėtimi, rūgštumu, organinės medžiagos, humuso, ir augalams prieinamų maisto medžiagų kiekiu. FAO duomenimis, 80 proc. augalų derliaus lemia dirvožemis ir tik 20 proc. kiti veiksniai.

Vienas iš svarbių, bet dažnai pamirštamų dirvožemio komponentų yra mikroorganizmai, arba mikrobiota. Šių organizmų dydis dažniausiai nesiekia 0,01 mm, paprastai jie nematomi, tačiau labai įvairūs ir skirtingi. Mikroorganizmų yra visur, nėra ekosistemos, kur augalai gyvuotų be jų. Tačiau ne visi mikroorganizmai teigiamai veikia augalus, jie taip pat gali būti augalų ligų priežastis.

Dirvožemio mikroorganizmai - grybai, aktomicetai, mikomicetai, mielės, bakterijos - dalyvauja visuose svarbiuose augalams prieinamų maisto medžiagų ir mikroelementų apykaitos procesuose. Jie palaiko dirvožemio struktūrą ir sveiką augalų šaknų zoną - rizosferą. Rizosferos mikroorganizmų įtaka augalo maisto medžiagų pasisavinimui, šaknų ir augalo sveikumui yra ypač reikšminga.

Dirvožemio mikroorganizmus galima suskirstyti į dvi pagrindines grupes: patogeninius ir nepatogeninius. Naudingi augalams, nepatogeniniai mikroorganizmai suskirstyti į dar smulkesnes grupes (žr. lentelę).

Patogeninių dirvožemio mikroorganizmų yra visuose žemdirbių dirbamuose laukuose. Kartais jie vadinami „oportunistiniais", t. y. prisitaikėliais, nes gali ilgai išgyventi organinėje dirvožemio medžiagoje, nevykdydami žalingos veiklos. Tačiau esant jiems palankioms, specifinėms sąlygoms, patogeniniai mikroorganizmai kolonizuoja augalų šaknis ir antžeminę dalį. Derlinguose, sveikuose dirvožemiuose tokie oportunistiniai mikroorganizmai sugyvena su kitais mikroorganizmais, tarp jų nusistovi pusiausvyra. Oportunistiniai mikrobai virsta patogenais, pažeidžiančiais augalus, kai yra palankios jiems augti sąlygos ir ypač kai sumažėja naudingų, nepatogeninių mikroorganizmų koncentracija ir įvairovė. Kai nėra pusiausviros tarp „gerųjų" ir „blogųjų", patogenai atakuoja augalus.

Nepatogeninių, naudingų augalams mikroorganizmų derlinguose, organinių medžiagų turtinguose dirvožemiuose gali būti iki 10 milijardų viename kvadratiniame centimetre, jų įvairovė labai didelė.

Nuo skaidytojų iki transportuotojų

Galima išskirti kelias pagrindines naudingų mikroorganizmų grupes: skaidytojai, antagonistai, maistinių medžiagų tirpdytojai ir transportuotojai, endofitai.

Skaidytojai perdirba organines atliekas, augalų liekanas ir organines trąšas į humusą. Šie mikroorganizmai dar vadinami saprofitiniais mikroorganizmais, nes gyvena ir dauginasi ant negyvų augalų ir gyvūnų liekanų. Jiems priklauso didelė dalis dirvožemio bakterijų, aktinomicetų ir grybų.

Antagonistai - mikroorganizmai, gyvenantys ant šaknų arba šalia šaknų (rizosferos zonoje), svarbūs dirvožemio, šaknų ir pačių augalų gerovei ir sveikatingumui. Antagonistai apsaugoja augalų šaknis nuo ligas sukeliančių patogenų. Jiems priklauso Bacillus spp., Pseudomonas spp., Trichoderma ir visa eilė kitų. Dauguma jų išskiria hormonus ir auksinus, skatinančius augalų augimą, todėl ši mikroorganizmų grupė dar vadinama „rizosferos bakterijos, skatinančios augalų augimą" (RBSAA). Ši grupė taip pat padeda sužadinti augalų imuninę sistemą, susidūrus su bakterinėmis, grybinėmis ir virusinėmis ligomis.

Azotą fiksuojantys mikroorganizmai fiksuoja atmosferos azotą, paversdami jį augalams prieinama forma. Apie 70 proc. atmosferos azotą fiksuojančių bakterijų gyvena simbiozėje su augalų šaknimis. Tai Rhizobia ir Bradyrhizobia spp. grupės bakterijos, taip pat laisvai, ne simbiozėje, su augalais gyvenančios bakterijos, tokios kaip Azospirillum, Azotobacter ir panašios.

Maistinių medžiagų tirpdytojai ir transportuotojai - šie mokroorganizmai išskiria rūgštis, kurios padeda atpalaiduoti (tirpdyti) dirvožemyje imobilizuotas maisto medžiagas. Augalams tai labai svarbu - jie tada lengviau pasisavina mikroelementus, ypač fosforą. Svarbiausi šios grupės atstovai - mikoriziniai grybai, sudarantys simbiozę su augalais ir aprūpinantys juos pirmiausia fosforu, kitais mikroelementais ir vandeniu. Žemės ūkio augalai sudaro arbuskulinę mikorizę su Glomeromycota grupės grybais, o miško medžiai - ektomkorizę su Basidiomycetes ir Ascomycetes grybais.

Endofitai - vėliausiai aptikti ir mažiausiai ištirti mikroorganizmai, gyvenantys ir augalų šaknyse, ir ant antžeminės jų dalies. Šie mikroorganizmai, dažniausiai mikroskopiniai grybai, ne tik nekenkia augalui šeimininkui, bet ir sustiprina jo atsparumą abiotiniams ir biotiniams stresams. Manoma, kad endofitai veikia per augalo ribosomų sistemas. Endofitais ypač susidomėta, pastebėjus jų gebėjimą sustiprinti augalų atsparumą sausroms, kenkėjams ir ligoms, pratęsti augalo gyvenimo trukmę. Endofitai dažniausiai plinta per vabzdžius.

Monokultūros mažina mikroorganizmų įvairovę

Sėjomainų supaprastinimas, monokultūrų auginimas, atsėliavimas mažina dirvožemio mikroorganizmų kiekį ir bioįvairovę. Viena iš priežasčių yra ta, kad konkrečios augalo rūšies šaknų išskiriamos medžiagos privilioja ir suteikia prieglobstį arba kaimynystę tik kelioms mikroorganizmų rūšims. Sumažėjus patogenus neutralizuojančių mikroorganizmų antagonistų kiekiui ir įvairovei, susidaro sąlygos likusią prie šaknų vietą užimti patogenams, kurie pradeda dominuoti ir infekuoja gyvus augalo audinius.

Skirtingų mikroorganizmų rūšių sugyvenimas yra toks pat svarbus, kaip ir mikroorganizmų sugyvenimas tarp augalų. Intensyvėjant žemės ūkiui ir vis daugiau naudojant cheminių pasėlių priežiūros priemonių, vis plačiau naudojami mikrobiologiniai preparatai, stimuliatoriai ir simbiontinių (mikorizinių) grybų inokuliantai. Vis daugiau dėmesio skiriama simbiotiniams augalų mikroorganizmų, grybų ir bakterijų, padedančių žemės ūkio kultūroms ištverti ekstremalias sąlygas, nesigriebiant genų inžinerijos, tyrimams. Manoma, kad bus galima kiekvienam mūsų laukuose auginamam augalui atrinkti mikrobiotus - grybų, bakterijų ir virusų bendrijas, užtikrinančias sveiką ir produktyvų augalo vystymąsi.

**

Dirvožemyje vykstantys biologiniai procesai 54 proc. priklauso nuo bakterijų, 25 proc. - nuo grybų ir 8 proc. - nuo pirmuonių. Ir tik 3 proc. - nuo stambesnių, palyginti su mikroorganizmais, gyvių, tokių kaip sliekai, vabzdžiai ir panašiai.