土壤微生物是指生活在土壤中的细菌、真菌、放线菌、藻类等的总和，其个体微小，一般以微米或毫微米计。土壤中的细菌通常占土壤微生物的总数量的70%-90%，主要是异样性细菌，每克农田土壤中的细菌通常超过1亿（平板计数法）或10亿个（直接计数法）。土壤越肥沃，土壤微生物的数量就越多。聚集在植物根系几毫米范围内构成的微生物群，又称根际微生物。
土壤中的细菌有许多不同的生理类群，如固氮细菌、氨化细菌、纤维分解细菌、硝化细菌、反硝化细菌、硫酸盐还原细菌、产甲烷细菌等，它们能在转化有机质过程中分解动植物残体中的纤维素、含氮化合物、含硫化合物，转变为葡萄糖、铵态氮等形式，供植物生长需要。
土壤中的放线菌数量虽比细菌少，但由于体积比细菌大几十倍到几百倍，因此，在土壤中的生物量并不低于细菌。
土壤真菌主要分布于土壤表层，由于它们喜酸性，因此在酸性森林土壤中更多。真菌在数量上要比细菌和放线菌少，每克土壤只含几万到几十万个，但由于其菌丝很粗，个体体积较细菌、放线菌大，所以它们的生物量也不少。
土壤微生物最大的价值在于其分解功能，分解动植物残体等复杂有机物质，转化为最简单的无机物，如CO2、H2O、NH3、SO42-、PO43-。有研究表明，地球上90%以上有机物的矿化均是由细菌和真菌完成的。
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