Өсімдік өніп-өсіп дамуы барысында ауаны және жылылықты қажет етеді. Өсімдіктердің осы мұқтажын өтейтін тек құнарлы топырақ. Сондықтан құнарлылық — топырақтың ең басты қасиеті. Ол топырақтың бірқатар басқа да қасиеттеріне байланысты болады. Топырақ бөлшектерінің топырақ ерітіндісіндегі әртүрлі қосылыстарды сіңіретін қабілеті бар. Топырақтың сіңіру қабілеті негізінен ондағы органикалық және минералдық заттардың күйіне, шығу тегіне байланысты. Осыған орай оның сіңіру қабілеті саз және саздақ топырақта, әсіресе оның қарашірікке бай келетін түрлерінде күшті болады. Құм топырақтардың сіңіру қабілеті өте нашар.
Сіңірудің физикалық, химиялық, механикалық және биологиялық түрлері бар. Академик К.К.Гедроицтың ілімі бойынша, топырақтың физикалық-химиялық сіңіру қабілеттілігінде, ондағы микроорганизмдердің айталықтай маңызы бар. Қоректену кезінде олар топырақ ерітіндісіндегі бірсыпыра заттарды сіңіріп, өздерінің протоплазмасының құрам бөлігіне айналдырады. Микроорганизмдер қырылғаннан кейін ол заттар қайтадан топырақ ерітіндісіне шығады.
Бірақ топырақ барлық заттарды бірдей жақсы сіңіре бермейді. Мысалы, өсімдіктер үшін аса бағалы азот қышқылы тұздарын /селитраны/ ол өте нашар сіңіреді. Селитраның топырақтан оңай жуылып-шайылып кететіні де, міне, осыдан болса керек. Әр түрлі топырақтың сіңіру қабілеті түрліше.
Қарашірікке бай топырақтар түрлі заттарды жақсы сіңіреді және онда қоректік заттар ұзақ уақыт сақталады. Топырақ ерітіндісінің концентрациясы да бірқалыпты болады. Қарашірікке бай саздақ топырақтарды өсімдіктерге қажетті қоректік заттармен /мысалы суперфосфатпен/ тыңайтуға болады, өйткені олар шамадан тыс болғанның өзінде де сіңе береді де, өсімдіктерге зиянын тигізбейді және жуылып-шайылып кетпейді. Сазды топыраққа селитралар нашар сіңетін болғандықтан, тыңайтқыштарды көп төгуге болмайды. Сондықтан агрономиялық практикада оларды екіге бөліп төгеді. Біріншісі — тұқым себер кезде, екіншісі — өсімдіктердің қаулап өсіп, толықсыған кезінде.
Сіңірілген заттардың құрамына байланысты топырақтың физикалық қасиеті де өзгеріп отырады. Әсіресе, құрамында кальций бар топырақтардың құрылымы аса тиімді болып келетініде, міне, осыдан. Ал сіңіру комплексінде натрий элементі басым болса, топырақ шаңданады, оның құрылымы бұзылады. Сөйтіп, топырақ ерітіндісіне енген заттардың түрлеріне қарай, оның реакциясы де өзгеріп отырады.
К.К.Гедройц топырақтың сіңіре алу бейімділігінің маңызы тек физика-химиялық сіңіруде деп ойлады. Ол топырақтың биологиялық факторына мән бермеді. Егіншілікке қажетті қолайлы процестердің жүруі топырақтағы су мен ауаның арақатынасына байланысты. Топырақта қоректік заттар жеткілікті болғанымен, ауа немесе су тапшы болса, өсімдіктер нашар өсетіні, ал кейде тіршілігі жойылатыны мәлім. Су және ауа топырақ бөлшектерінің арасындағы кеуектерде орналасады екен. Ал топырақтың су және ауа режимі оның кеуектілік дәрежесіне тікелей байланысты.
Өсімдіктердің тамырлары кеуекті топырақтарда оңай таралып, жақсы дамиды. Топырақтың су өткізгіштігі оның кеуектілігіне тікелей байланысты. Құрылымы жақсы топырақтарға су оңай еніп, өсімдіктер тамырларына тез жетеді. Ал кеуек мөлшері үлкен болса, онда ауа көп жиналады. Сөйтіп құрылымы жақсы топырақтарда кеуектің дәрежесінің қолайлығына байланысты ондағы су мен ауа өзара белгілі бір дәрежеде болады. Биологиялық фактор — топырақ құрамы мен құнарлылығын анықтаудағы басты шарттардың бірі. Әсіресе топырақ құнарлылығы онда кездесетін микроорганизмдерге тікелей тәуелді. Топырақ — микроорганизмдердің негізгі мекені. Олардың саны мен түрлері топырақтың типіне және оның жағдайына байланысты өзгеріп отырады. Мұның өзі микроорганизмдердің тіршілігі мен әрекеттерін қосалқы жолмен басқаруға мүмкіндік береді. Қазір қолданылып жүрген әдістермен топырақта кездесетін микроорганизмдер санын біршама дәл анықтауға мүмкіндік бар. Топырақтың микроорганизмдерге байлығы соншалық, тіпті оның бір грамында ауру қоздырмайтын, яғни сапрофит бактериялар бірнеше жүзден миллиардқа дейін кездеседі. Ал микробтардың жалпы саны бір грамм топырақта 1,5-2 миллиард шамасында болады.
Жақсы тыңайтылған, қарашірік мол топырақтың бір грамында жүздеген миллион тірі микроб клеткалары болатыны анықталды. Егерде топырақтағы тірі және өлі микробтардың жалпы санын анықтаса, ол орасан зор цифр болар еді. Мәселен, қара топырақты жердің бір грамында бес миллиард, құмдақ топырақта — үш миллиардтай, ал орманды жердің күлгін топырағында екі миллиардтай микроб клеткасы кездеседі. Әрине, бұл көрсетілген мөлшер жергілікті жердің ерекшелігіне, ондағы қоректік заттар қорының мөлшеріне, жыл маусымына, температураға, топырақтың қышқылдық және сілтілік реакциясына байланысты құбылып отырады.
Ақыр аяғында топырақтың 30 сантиметрлік қабатының бір гектарында шамамен 450 килограмдай микробтар болатыны анықталып отыр. Микроорганизмдермен бірге, топырақта жат көзге көрінбейтін жәндіктер және өсімдіктер толып жатыр. Олардың бір грамм топырақтағы саны мен мөлшері арасында белгілі бір байланыс болатыны анықталды. Мәселен организм неғұрлым ұсақ болса, оның саны соғұрлым көп болады.
Топырақтағы микроорганизмдердің ең көбі — бактериялар. Ал онда актиномицеттер де аз емес. Бұларға қарағанда микроскоптық саңырауқұлақтар мен балдырлардың саны анағұрлым аз. Ал ашытқыш саңырауқұлақтар /дрожжылар/ көпшілік топырақтарда өте аз болады, ал кейбір топырақтарда олар мүлде кездеспейді. Сөйтіп, топырақтың құнарлық дәрежесіне және ондағы қоректік заттардың мөлшеріне қарай микроорганизмдер саны да құбылып отырады екен. Топырақ неғұрлым құнарлы болып қарашірікке бай келсе, су және ауа режимдері жақсы болса, ондағы микроорганизмдер саны да едәуір көп болады. Бау-бақша егілген жерлердің топырақтары дала топырағына қарағанда кедей екендігі анықталды. Ал тың жерлердің топырағында микробтар аз кездесетіндігі байқалды. Актиномицеттер саны бактерияларға қарағанда едәуір аз болғанымен, ауа райының жағдайына қарай қаулап өніп-өсіп көбейетінін ескеру керек.
Топырақтың беткі қабаты, әсіресе өсімдік тамырлары таралған жырту қабаты, төменгі қабаттарға қарағанда микроорганизмдерге байырақ болады. Мәселен, егер 20-30 сантиметрлік қабаттың бір грамм топырағындағы бактериялар саны 57 миллион болса, 40-60 см тереңдікте миллиондай ғана тірі клеткалар кездеседі.
Топырақтағы микроорганизмдер саны жыл мезгілдеріне қарай өзгеріп отырады. Профессор Н. А. Красильниковтың зерттеуі бойынша көктем, жаз айларына қарағанда, күз, қыс айларында топырақ микроорганизмдерге кедей келеді. Көптеген зерттеушілер қыс кезінде микроорганизмдердің аздығын салқын ауаның, аяздың қолайсыз әсерінен деп түсіндіреді. Бірақ қыс кезінде де микроорганизмдер тіршілігі мүлдем тоқталып қалмайды. Топырақтың терең қабаттарында қыстың өзінде микробиологиялық процестер тоқталмайды, жүріп жатады. Мәселен, күлгін топырақта қыста актиномицеттер тіршілігі жаз айларына қарағанда белсенді жүретіндігі анықталды. Көктем кезінде басқа тіршілік түрлері сияқты, микроорганизмдер де жандана бастайды. Бірақ оның қарқындылығы көптеген жағдайларға байланысты. Бұл кезде топырақтағы кейбір микробтарға зиянды әсер ететін улы заттардың ыдырайтындығы, қоректік заттар молаятындығы анықталды. Сонымен қатар көктемде витаминдер, ауксиндер, тіршілікті жандандыратын басқа да биологиялық активті заттардың топырақта көптен жиналатыны байқалады. Өсімдік тамырлары таралған топырақ қабаттарында бұл заттардың кейбіреулерінің мөлшері артып отырады. Тамыр айналысында, яғни ризосферада қажетті қоректік, заттар / азот, фосфор, түрлі қанттар/ жеткілікті болғандықтан, онда микроорганизмдердің саны да анағұрлым көп болады.
Төменгі сатыдағы организмдерден топырақта бактериялар, актиномициттер және онымен туыстас организмдер -төменгі сатыдағы микроскоптық саңырауқұлақтар, қыналар, қарапайымдылар кездеседі. Топырақта едәуір мөлшерде өсімдіктерге қажетті қоректік заттардың қоры бар екені туралы жоғарыда айттық. Осы қор — топырақ құнарлығын анықтайтын басты шарттардың бірі. Өңделген немесе өңделмеген топырақтардың қайсысын алсақ та, екі процесс тоқтаусыз жүріп жатады. Оның біріншісі органикалық қалдықтардың гумусқа айналуы да, екіншісі сол қалдықтардың біразының минералдануы, яғни бұл жағдайда өсімдіктерге қажетті қоректік заттардың мөлшері біршама артады. Әрине, бұл құбылыс табиғат жағдайларына байланысты, әсіресе адамның топырақты өндеуі арқылы қоректік заттардың қорын молайтуға толық мүмкіндігі бар.
Егіншіліктің тиімді жүйесі тек мол өнім алуды ғана көздемейді, сонымен қатар топырақтың құнарлығын арттыру мәселелерін де қарастырады. Бұл мақсатта ауыспалы егіс жүйесі, топырақта биологиялық жолмен азоттың жиналуын күшейту, тыңайтқыштарды пайдалану және басқа да шаралар қолданылады. Осылардың ішінен біз топырақты өндеудің микробиологиялық процестер әсеріне тоқталсақ.
Топырақ қабаттарының физикалық қасиеттері ғана емес, құрамына қарай да бір-бірінен айырмашылығы бар. Топырақ ерітіндісінде кездесетін бірқатар заттар онымен бірге төменгі қабаттарға жылжып отырады. Көптеген зерттеулерге қарағанда төменгі қабаттарда қоректік маңызы бар органикалық заттар қорының көп мөлшері бар. Міне, топырақ қабаттарын аударыстырғанда микробиологиялық процестің күшейіп, өсімдіктерге қажетті қоректік заттардың жиналу себебі осыдан деп білу керек. Топырақты өңдеудегі басты шарт — өсімдіктерге керекті қоректік заттарды дайындайтын микроорганизмдер тіршілігіне қажетті жағдайлар жасау, ылғалдың көп жиналуын қамтамасыз ету және арамшөптерге қарсы күрес жүйесін белгілеу. Алдымен топырақ өндеуде аэробты микроорганизмдердің рөлі артады. Олардың әсерінен органикалық қалдықтар минералданады. Осының арқасында сол күйінде өсімдіктерге сіңбейтін кейбір заттар ыдырап, ери бастайды. Микробиологтардың зерттеулеріне қарағанда, ауа райы жұмсақ, жылы жерлердің топырақтарында микроорганизмдер көп және олардың әсері де қуатты келеді. Мұны топырақтың органикалық заттарының бір өлшеміне шаққанда келетін тиісті микроорганизмдер санынан да байқауға болады.
Академик С.П. Костычев 30-жылдардың өзінде оңтүстік топырақтарында азот қышқыл тұздары көп жиналатынын атап көрсеткен болатын. Ғалымның айтуына қарағанда, бұл топырақ құнарлығының бір көрсеткіші болып саналады. Әрине, өңделген топырақтарда өнделмегендеріне қарағанда микроорганизмдер санының басым болатыны да осыдан болса керек. Топырақтың әртүрлі қабаттарындағы микроорганизмдер саны түрліше болатындығы, неғұрлым тереңіректен алынған топырақ үлгісінде микроорганизмдер саны азая түсетіні мәлім.
Әртүрлі топырақ типтерінің бір грамындағы микроорганизмдер саны 300-ден 300 миллионға дейін баратыны анықталды. Ал олардың қарашіріктегі тиісті мөлшері әлдеқайда көп. Сонда оңтүстіктен солтүстікке қарай жылжыған сайын топырақтарда микроорганизмдер санының артуы байқалады. Ал топырақты өндеу микроорганизмдер тіршілігінде әжептеуір қолайлы жағдай туғызады. Микроорганизмдер тіршілігі қарқындаған кезде ортаға түрлі ферменттер, органикалық қышқылдар және басқа да заттар бөліп шығарады. Ал микроорганизмдер мөлшері көбейгенде топырақтағы минералдану процесі де арта түседі. Әрине, минералдану режимдері әртүрлі топырақтарда микроорганизмдердің саны ғана емес, сапасы едәуір өзгеріске ұшырайды. Осыған сәйкес қоректік заттар да белгілі мөлшерде жұмсалады. Микроорганизмдерді екінші сөзбен топырақ қасиеттерін анықтайтын индикаторлар деп атауға болады.