Trong đất cĩ đủ thành phần vi sinh vật như vi khuẩn, nấm tia, nấm, tảo, virus và nguyên sinh động vật. Sự phân chia vi sinh vật thành các nhĩm dựa vào khả năng tiêu thụ carbon và năng lượng và nhu cầu của nĩ (thí dụ như quang hố, hố dưỡng, tự dưỡng, dị dưỡng hay thạch dưỡng). Vi khuẩn và nấm là chất phân hủy đầu tiên trong chu trình vật chất, chiếm lấy một vị trí quan trọng của chuổi thức ăn trong đất. Mọi chu trình vật chất, cĩ 90-95% phải thơng qua hai nhĩm sinh vật này để đi đến bậc dinh dưỡng cao hơn như thế, hoạt động và tính đa dạng của vi khuẩn và nấm là nhân tố lớn để xác định chất lượng của hệ thống nơng nghiệp (Lynch, 1983).
Vi khuẩn và nấm tia chiếm số lượng lớn trong các nhĩm vi sinh vật trong đất nhưng do kích thước nhỏ từ 21-10 µm nên chúng chỉ chiếm khoảng 50% sinh khối trong đất (Alexander, 1977). Vi khuẩn được tìm thấy trong đất với mật độ 104-109 tế bào trong 1 g đất. Theo từng nhĩm chúng cĩ quá trình trao đổi chất khác nhau và sử dụng nhiều nguồn năng lượng và carbon khác nhau. Vi khuẩn đĩng một vai trị quan trọng trong việc phân giải hợp chất hữu cơ và tham gia vào chu trình vật chất. Hầu hết hợp chất nhân tạo và tự nhiên cĩ thể phân hủy bởi khu hệ vi sinh vật và một số loại hợp chất trở nên trơ (Dorn và cộng sự, 1974). Vài lồi vi khuẩn cĩ khả năng tổng hợp nitơ (Sprent, 1979), sản sinh hay sử dụng Methane (Jones, 1991). Phân giải ni tơ và lưu hùynh là hoạt động bắt buộc của vi khuẩn kỵ khí (Tiedje và cộng sự, 1984). Oxy hĩa lưu huỳnh và ni tơ là kết
quả hoạt động của một số giĩng vi khuẩn tự dưỡng hiếu khí (Belser và Schmidt, 1978; Bock và cộng sự, 1989).
Nấm khơng đa dạng bằng vi khuẩn và cĩ số lượng thấp (104-106 nhánh trong 1 g đất), tuy vậy nấm cĩ thể chiếm đến 70% sinh lượng (Lynch, 1983). Nấm được tìm thấy trong đất trong một tập đồn hoạt động với bộ rể cây hay hoại sinh trên chất liệu đang phân hủy (Swift và Boddy, 1984). Nấm cĩ thể chịu đựng điều kiện bất lợi tốt hơn các loại vi sinh vật khác và nĩ cĩ thể sống ở chổ cĩ lượng nước ít hơn là vi khuẩn (Papendick và Campbell, 1975). Những dịng nấm sợi cho phép nấm mốc phát triển chống lại điều kiện khắc nghiệt của mơi trường như thiếu ẩm độ, thiếu dinh dưỡng do sự di chuyển của nước và dinh dưỡng. Nhiều loại nấm tiết ra acid hữu cơ cĩ thể hịa tan các chất dinh dưỡng khĩ phân hủy (Sollins và cộng sự, 1981). Nấm cĩ khả năng phân giải cellulose, lignin và chất hữu cơ khác. Sản phẫm phân hủy này sẽ là nguồn thức ăn cho nhĩm sinh vật khác nhất là vi khuẩn. Nhiều lồi nấm gây bệnh cho cây, cũng cĩ một số lồi thích hợp cho rể cây như Mycorrhizae (loại nấm cộng sinh ở rể cây).
Tảo chiếm một số lượng lớn ở bề mặt đất, với khoảng 102-106 tế bào trong 1 g đất. Trong vài hệ thống nơng nghiệp, tảo đĩng gĩp và chu trình ni tơ do sự cồ định ni tơ từ khơng khí hay trong mơi trơng đất (Metting và Rayburn, 1983).
Nguyên sinh động vật trong đất cĩ mật độ khoảng 103-105 tế bào trong 1 g đất. Chúng là nhĩm sinh vật địch hại chủ yếu của vi khuẩn và chúng điều chỉnh số lượng quần thể vi khuẩn (Opperman và cộng sự, 1989)
Khu hệ sinh vật ở rể của thực vật.
Thực vật là một nhân tố quyết định tính đa dạng của quần thể vi khuẩn và nấm sống ở rể mặc dù nĩ cần chất dinh dưỡng từ đất. Khu hệ sinh vật đất sống ở rể được xác định bằng thể tích đất kế cận và chịu tác động của rể cây (Metting, 1983). Đĩ là một vùng hoạt động nhất của vi sinh vật bởi vì nĩ ở gần chất tiết từ rể, làm cho quần xã vi sinh vật ở rể khác với một lượng lớn đất chung quanh (Curl và Truelove, 1986; Whipps và Lynch,
1986). Hoạt động của vi sinh vật bị kích thích trong vùng đất này vì nguồn dinh dưỡng được cung cấp bởi rể và sự nảy mầm của hạt (Rouatt và Katznelson, 1961). Quần xã vi sinh vật và hoạt động của nĩ trong hệ thống nơng nghiệp bị tác động bởi rể và mơi trường đất, bao gồm chất khống và chất hữu cơ. Quần xã thực vật ở trên chịu tác động của nhiều loại vi sinh vật trong đất. Những loại vi sinh vật phản ứng với chất tiết từ rể và các chất liên quan sẽ chiếm ưu thế. Hệ rể phân hủy là nguồn dinh dưỡng cho vi sinh vật chung quanh (Swinnen và cộng sự 1995), càng xa hệ rể thì số lượng vi sinh vật càng giảm (Yeats và Darrah, 1991).
Vi khuẩn cĩ số lượng lớn nhất trong khu vực quanh rể, đĩ là nhĩm vi khuẩn Gram âm, hình que khơng cĩ bào tử, cĩ nhu cầu dinh dưỡng rất đơn giản, bị kích thích bởi rể hơn là nhĩm vi khuẩn gram dương, hình que cĩ bào tử (Curl và Truelove, 1986). Thành phần thực vật ảnh hưởng đến mật độ vi khuẩn do sự khác biệt về thành phần hố học của chất tiết từ rể (Christensen, 1989).
Sự phát triển của quần xã vi sinh vật hệ rể cũa bị tác động bởi lồi thực vật (Rovira, 1956), phenology (Smith, 1969) và các nhân tố mơi trường ảnh hưởng đến sự phát triển của thực vật (Rovira, 1959;vancura, 1967; Martin và Kemp, 1980). Vi khuẩn và nấm chiếm ưu thế ở hệ rể chịu tác động của cả thực vật và đất. Tỉ lệ của nấm ở rể của cây
Plantago lanceolata cĩ mối liên quan thuận với ni tơ và phos pho của lá trong khi tỉ lệ của vi khuẩn và nấm khác cĩ quan hệ nghịch với phospho (Newman và cộng sự, 1981). Phân đạm làm tăng số lượng nấm và vi khuẩn Gram âm trong hệ rể của cây lúa (Emmimath và Rangaswami, 1971). Khĩ cĩ thể tách biệt ảnh hưởng của chất dinh dưỡng trong đất hay chất tiết từ rể lên hệ vi sinh vật rể. Một vùng đồng cỏ cĩ thể điều chỉnh lượng nitơ (Wein và Tilman, 1990), và cũng cĩ giả thuyết về sự thay đổi ni tơ trong đất do thực vật trên đất ảnh hưởng đến thành phần nấm rể versicular và arbuscular.