Микробиологическая, физиологическая и биохимическая характеристика почв — наиболее сложные разделы почвенной биодиагностики. Микроорганизмы очень чуткие биоиндикаторы, резко реагирующие на изменения в среде. Отсюда необычайная динамичность микробиологических показателей. Все виды микробов очень широко распространены. Попытки найти индикаторные микроорганизмы на определенный тип почв пока не увенчались успехом. Возможно, такими могли бы быть бактерии, образующие железо-марганцевые конкреции, архебактерии солончаков, актиномицеты карбонатных почв, некоторые микроорганизмы особо кислых и щелочных почв, но пока эта работа не закончена. Индикаторным микроорганизмом на определенные почвы (богатые элементами питания, влажные и нейтральные) является Azotobacter chroococcum, на подзолообразование — Cryptococcus podzolicus. Широкое распространение получил тест на численность Escherichia coli как показатель санитарного состояния почв. Гораздо более точные показатели для биодиагностики почв получаются при комплексном подходе и характеристике биологической активности почв в различных проявлениях.
Биологическая активность почв характеризует микробиологические, физиологические и биохимические свойства, особенности почв и их состояние. Показатели биологической активности почв очень многообразны. Различают актуальную, реальную, полевую биологическую активность почв и потенциальную активность, которая определяется в искусственных лабораторных условиях, и хотя и характеризует определенный тип почв и ее состояние, но ничего не говорит о реальном развитии микроорганизмов и скорости проводимых ими процессов.
К характеристике реальной биологической активности прежде всего следует отнести газовый анализ, проводимый непосредственно в полевых условиях. К нему относится определение дыхания почвы, интенсивности азотфиксации и денитрификации (образование окиси и закиси азота), образования и потребления метана, водорода, угарного газа и др. Актуальную биологическую активность почв характеризуют и методы реплик Мишустина, при использовании которых в почву помешается целлюлозное полотно (обычно льняная ткань) и количественно определяется степень ее разложения. Кроме того, определяют количество накопившихся на ткани свободных аминокислот и белков.
Определения актуальной биологической активности почв показывают, что разные типы почв и разные их состояния дают показатели, различающиеся иногда в десятки и сотни раз. Правда, все эти показатели сильно зависят от гидротермических условий. Поэтому определения нужно проводить в разные периоды времени.
Гораздо проще получать характеристику потенциальной биологической активности почв, так как эти определения проводятся в лаборатории в строго контролируемых условиях. К таким характеристикам относятся определение численности и биомассы бактерий, актиномицетов и грибов прямыми микроскопическими методами, определение численности микроорганизмов методом посева, газовые анализы, проводимые с почвенными образцами, определение ферментативной активности почв, качественные и количественные анализы с почвенной ДНК и т.д. Все эти потенциальные характеристики, так, как не известно, сколько и каких микроорганизмов находилось в реальной почве в активном, а сколько в пассивном состоянии. При определении газов обычно создают оптимальный гидротермический режим и добавляют питательный субстрат, при определении ферментативной активности также создаются оптимальные условия. Однако эта потенциальная активность различна и характерна для разных типов почв. Особенно ценная характеристика получается при изучении потенциальной биологической активности почв по всему почвенному профилю с учетом специфики различных генетических почвенных горизонтов. При таком профильном изучении разные типы почв выглядят по-разному, когда на них отражаются численность или биомасса бактерий, длина мицелия грибов или число их спор, а также общая грибная биомасса, ферментативная активность горизонтов, потенциальное дыхание и др. Особенно ценно, когда такие определения проводят с почвенными образцами в лабораторной сукцессии.
