Den biologiska aktiviteten är genomgående större i ekologiska än i konventionella jordar, med fler mikroorganismer och fler djur i marken. Det beror på mer varierade växtföljder med fler grödor, högre andel baljväxter och att mer organiskt material förs tillbaka till jorden. Men mikroorganismernas aktivitet påverkas också av temperaturen vilket kan utjämna skillnaderna mellan produktionsformerna vid låga temperaturer i marken. Även daggmaskar kan gynnas av ekologisk produktion och särskilt av den organiska gödseln.
Mer och aktivare mikroorganismer i ekologiska jordar
En forskningsöversikt som baseras på 57 underliggande studier runtom i världen [Ref 102], visar på en sammantaget högre biomassa av mikroorganismer i ekologiskt brukade jordar än i konventionella. Mängden kol och kväve från mikroorganismer var 41 respektive 51 procent större än i konventionellt brukade jordar. I materialet ingick 149 parvisa jämförelser av ekologiska och konventionella gårdar och växtföljder i långliggande fältförsök.
Mikroorganismerna var också mer aktiva i de ekologiska jordarna. Aktiviteten hos ett enzym (dehydrogenas), som är ett mått på mikroorganismernas andning, var 74 procent högre. Aktiviteten var också högre hos de enzym (ureas och proteas) som är involverade i mikroorganismernas frigörelse (mineralisering) av kväve från organiskt material i jorden [Ref 102]. En slutsats i studien var att ekologisk produktion, jämfört med konventionell produktion, ökar det organiska materialet i marken och höjer pH-värdet, och att det i sin tur gynnar mikroorganismerna [Ref 102].
Konstgödsel och kemiska bekämpningsmedel kan minska mångfalden av mikroorganismer i marken. I en studie i Nederländerna fann man att mångfalden bland bakterier och samhällen av bakterier var större i ekologiska än i konventionella jordar [Ref 496], vilket i sin tur kan ha en positiv påverkan på funktioner i markens bördighet som frigörelse av växtnäring och motståndskraft mot skadliga (patogena) svampar [Ref 497].
Mykorrhizasvampar är svampar som lever i symbios (nära förhållande) med växten genom att kolonisera dess rotsystem. De bildar en väv av svamptrådar utifrån växtens rötter som gör att växterna kan ta upp mer näring. Mängden mykorrhizasvampar och dess mångfald är ofta, men inte alltid, högre i ekologisk jämfört med konventionell odling [Ref 94]. Diversiteten av mykorrhizasvampar har visats vara högre i ekologiska jämfört med konventionella svenska jordar, vilket kan gynna grödans fosforupptag och avkastning [Ref 226]. Mykorrhizasvamparnas hyfer bidrar till en stabilare jordstruktur och de utsöndrar ämnen (glomalin) som ytterligare bidrar till en stabil struktur. Hälften av den totala biomassan under jord kan bestå av mykorrhizasvampar [Ref 94].
Läs mer om mikroorganismer och mykorrhizasvampar i avsnittet om biologisk mångfald
Temperatur och gröda påverkar mikroorganismerna
Mikroorganismers aktivitet sjunker i kallare klimat, vilket kan leda till minskade skillnader mellan ekologisk och konventionell produktion. I en forskningsöversikt fann man ingen skillnad i mikroorganismernas aktivitet mellan ekologiska och konventionella jordar i den nordligaste klimatzonen, där Sverige ingår [Ref 102]. När det gäller den totala vikten av mikroorganismer så var den dock högre i ekologisk produktion i alla de undersökta klimatzonerna [Ref 102].
Ekologisk produktion med fler olika grödor i växtföljderna och högre andel baljväxter gav en större biomassa av mikroorganismer. När både ekologiska och konventionella växtföljder innehöll baljväxter var det ändå mer kväve i mikroorganismernas biomassa i ekologisk produktion. Skillnaden mellan produktionsformerna var störst i åkermark och fruktodlingar. För gräsmarker fanns ingen skillnad, varken i biomassan av mikroorganismer eller deras aktivitet.
Stallgödsel gynnar organismer i marken
Det långliggande så kallade DOK-försöket i Schweiz (1978–1998) har visat att ekologisk produktion gynnar mikroorganismer och daggmaskar och att det får positiva effekter på markbördigheten [Ref 103]. I försöket jämförs fyra olika produktionsformer. Växtföljder och jordbearbetning är samma i alla led:
Biodynamisk odling med kompost av stallgödsel
Ekologisk odling med stallgödsel
Konventionell odling med stallgödsel och konstgödsel
Konventionell med enbart konstgödsel.
De ekologiska och biodynamiska leden i försöken visade sig ha mer biomassa och aktivitet av mikroorganismer, fler daggmaskar och en större del av rötterna koloniserade av mykorrhizasvampar, än de konventionella. Det konventionella ledet med stallgödsel hade mer biomassa av mikroorganismer än ledet med enbart konstgödsel. Många, och aktiva, mikroorganismer har en potential att bryta ner organiskt material snabbare och frigöra kväve och fosfor [Ref 103], vilket är positivt för utnyttjandet av organiska gödselmedel om det sker när en gröda finns som kan ta upp näringen.
I en uppföljande studie av DOK-försöket uppmättes högre biomassa av mikroorganismer i de ekologiska och biodynamiska leden jämfört med det konventionella ledet utan stallgödsel [Ref 96]. Det var generellt en lägre biomassa av mikroorganismer i det konventionella ledet med stallgödsel jämfört med de ekologiska och biodynamiska leden, men högre biomassa av mikroorganismer än i det konventionella ledet utan stallgödsel. Tillförsel av stallgödsel gynnade bakterier och framförallt daggmaskar. I alla led som fått stallgödsel, även det konventionella, fanns dubbelt så många daggmaskar. I alla led som fått stallgödsel, även det konventionella, fanns dubbelt så många daggmaskar. Maskarna gynnade i sin tur bakterierna genom att dra ner organiskt material i jorden. Överlag fanns det fler markdjur i de ekologiska och biodynamiska leden.
Läs mer om daggmaskar i avsnittet om biologisk mångfald