Vi sinh vật ảnh hưởng lên hệ thống sản xuất nơng nghiệp theo những hoạt động như:
- Phân giải chất hữu cơ tồn tại trong đất giải phĩng ra chất dinh dưỡng
- Hình thành lớp đất mùn do sự phân hủy chất hữu cơ và tổng hợp chất mới
- Giải phĩng chất dinh dưỡng thực vật từ những dạng vơ cơ khĩ tan
- Tăng nguồn dinh dưỡng thơng qua mối quan hệ với nấm và quan hệ cộng sinh
giữa nấm và thực rể thực vật.
- Chuyển ni tơ tự do thành ni tơ thích hợp cho thực vật
- Nâng cao tính tích tụ, thơng khí và thấm nước của đất
- Kháng cơn trùng, bệnh cây và cỏ dại
Vi sinh vật cĩ nhiều tác động trong đất liên quan đến dinh dưỡng của thực vật và sức khoẻ. Hoạt động chính của chúng là thúc đẩy sự tăng trưởng của thực vật nhưng cần được quản lý thích hợp. Vi sinh vật cĩ khả năng gây hại cho cây như bệnh, tạo ra hợp chất ức chế thực vật và mất nguồn dinh dinh dưỡng cho cây. Một số lồi cĩ cĩ thể được gây nuơi tạo ra sản phẫm cĩ lợi cho nơng nghiệp (Lynch, 1983) như Rhizobia làm tăng lượng ni tơ dễ tiêu cho cây (Sprent, 1979), tổ chức nấm rể Mycorrhizal làm tăng khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng (Mohammad và cộng sự, 1995) hay chất điều khiển sinh học chống dịch hại để giảm lượng hĩa chất sử dụng.
Vi khuẩn đất cĩ thể làm tăng hoạt động của thực vật do sự gia tăng khả năng hấp thụ khống (Okon, 1982), cố định ni tơ tự do (Albrecht và cộng sự, 1981), sản xuất hormon (Brown, 1972) và ức chế sinh vật gây hại (Chang và Kommendahl, 1968; Cook và Baker, 1983).Vi khuẩn Rhizobium hình thành nốt sần trên rể cây đậu, chúng lấy nitơ tự do từ khơng khí và chuyển thành ni tơ dễ tiêu (như NH4+, NO3-). Thực vật tạo nốt sần và quang hợp cho vi khuẩn trong khi đĩ vi khuẩn cung cấp ni tơ cho cây. Cấy vào cây đậu loại vi khuẩn Rhizobium cĩ thể làm gia tăng đáng kể lượng ni tơ trong đất. Sự phân bố và
sự đa dạng của các dịng vi khuẩn cố định ni tơ tự do phụ thuộc vào điều kiện mơi trường, thực vật ở trên ảnh hưởng đến sự tồn tại hay vắng mặt một dịng nào đĩ của vi khuẩn
Rhizobium ảnh hưởng đến tính đa dạng của nhĩm vi sinh vật này. Sự tương tác giữa mấm rể mycorrhizal và Rhizobia cĩ thể ảnh hưởng đến cây chủ vì chúng làm tăng hàm lượng ni tơ và phos pho (Allen, 1992).
Vi khuẩn ức chế thực vật làm giảm khả năng nảy mầm và làm chậm đi sự phát triển của thực vật vì chúng tạo ra chất độc dạng thực vật. Loại nấm gây bệnh cũng làm giảm khả năng sống sĩt, khả năng tăng trưởng và sinh sản của cây trong khi lồi nấm
Mycorrhizal cĩ khả năng làm tăng dưỡng chất và khả năng hấp thu nước kích thích sự
phát triển của cây.
Loại nấm Mycorrhizal được phát hiện ở nhiều quần xã thực vật rộng lớn, chiếm tới
90% số cây đã kiểm tra (Harley và Smith, 1983). Mycorrhizae là loại nấm khơng gây
bệnh sống cộng sinh trong bộ rể cây. Sự đa dạng của nhĩm sinh vật này chưa được nghiên cứu hết. Chúng cĩ thể chĩ thị cho mơi trường đất như đất thiếu lân, đất bị xĩi mịn, đất chua hay đất cần cải tạo.
1. Sự phát triển của thực vật
Sự tương tác giữa thực vật và nhĩm vi sinh vật rể cĩ một vai trị chủ đạo trong việc kết luận về sự cạnh tranh của thực vật và tươgn tác giữa các nhĩm thực vật cũng ảnh hưởng đến sự phát triển của quần xã vi sinh rể cây. Vi sinh vật ảnh hưởng trưüc tiếp hay gián tiếp đến thực vật bằng các tác động nhỏ về dinh dưỡng trong đất. Thực vật cũng cạnh tranh với các cây kế cận.
Một thí dụ khác về ảnh hưởng của vi sinh vật lên sự phát triển của thực vật được nghiên cứu trên vi khuẩn rể cây cĩ hại, nĩ được phát hiện vào những năm 1980. Nghiên cứu về vi khuẩn rể cây cĩ hại làm thay đổi phương thức canh tác nhiều vụ (Schipper và cộng sự, 1987) và áp dụng phương thức điều khiển sinh học trên những lồi cỏ (Kremer và cộng sự, 1990; Kennedy và cộng sự, 1991). Vi khuẩn rể cây ức chế sự phát triển của
nhiều lồi cỏ nhưng khơng ảnh hưởng đến cây trồng và được phân lập từ đất (Kennedy và cộng sự, 1991, 1992; Kennedy, 1994) và ức chế sự phát triển của thực vật bằng hợp chất sinh học (Tranel và cộng sự, 1993). Những vi sinh vật này là những hoạt chất sinh học tuyệt vời vì nĩ là những tập đồn tấn cơng vào rể và ở lại đĩ, thơng thường cĩ khoảng
95% của Pseudomonas trong đĩ (Stroo và cộng sự, 1988; Kennedy và cộng sự, 1992).
Chất ức chế sinh học là tiểu chuẩn cho hệ thống nơng nghiệp bền vững, nhưng cần thiết phải biết về vi sinh vật và sinh thái của nĩ trước khi sử dụng thuốc. Sự đa dạng về di truyền trong đất là tiềm năng cho các chương trình kỹ thuật sinh học để từ đĩ nghiên cứu về đa dạng mang nhiều lợi ích hơn nếu chỉ đơn thuần là khoa học.
2. Chu kỳ chất dinh dưỡng
Vi sinh vật đất hình thành một sự biến đổi lớn và nằm ở bậc dinh dưỡng dưới của hệ sinh thái và đĩng một vai trị chủ yếu trong việc phân hủy chất thải thực vật và tham gia vào chu trình vật chất (Smith và Paul, 1990; Collins và cộng sự, 1992; Cambardella và Eliott, 1992). Vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ phức tạp thành chất hữu cơ đơn giản. Sản phẫm của chu trình này sẽ là nguyên liệu cho nhĩm vi sinh vật khác làm ổn định tính đa dạng của vi sinh vật đất. Chất hữu cơ, ở nhiều dạng phân hủy khác nhau làm tăng tính chất lý học của đất, làm tăng khả năng giữ nước và tăng nguồn dinh dưỡng và hoạt động gắn kết các phần tử đất lại với nhau. Chất hữu cơ cĩ thể tồn tại từ những chất tích tụ, đợt trồng trọt và phân động vật. Hơn nữa chất hữu cơ đảm bảo chất lượng đất và kích thích thực vật phát triển từ nguồn thức ăn cho vi sinh vật.
3. Cấu trúc của đất
Vi sinh vật đĩng vai trị quan trọng trong việc hình thành cấu trúc của đất (Lynch và Bragg, 1985; Tisdall, 1991) nấm và sợi nấm sản xuất ra chất liên kết các phần tử đất lại với nhau. Đường từ cellulose do nấm và vi khuẩn phân hủy cĩ thể liên kết các phần tử đất lại với nhau, tạo nên cấu trúc đất. Chất ẩm từ hoạt động của vi khuẩn hình thành chất hữu cơ trên lớp đất sét. Hoạt động này làm giảm sự xĩi mịn cho phép nuớc thấm qua duy trì
sự thơng khí cho đất. Sự kết dính của đất cĩ thể gia tăng bằng cách gia tăng sản phẩm phân hủy từ vi khuẩn (Gilmour và cộng sự, 1948). Lượng carbon và nitơ qui định sinh lượng vi khuẩn và tốc độ phân giải cùng với sản phẩm đường (Knapp và cộng sự, 1983). Khả năng của nấm và vi khuẩn liên kết nhau phụ thuộc vào lồi vi sinh vật đất (Aspiras và cộng sự, 1971) Hàm lượng ni tơ trong đất giảm làm giảm sinh lượng trong khi làm tăng sản phẩm đường dẩn đến sự liên kết gia tăng. Tính ổn định của đất cĩ thể điều khiển bằng cách thay đổi để phục hồi hoạt động của vi khuẩn (Jordahl và karlen, 1983).