ترکیب نظام های کم نهاده و تلقیح توام میکوریزا و باکتری های تثبیت کننده نیتروژن، میتواند جایگزین مناسبی برای کودهای شیمیایی و نظامهای پرنهاده است.
کاربرد اصول و مفاهیم بوم شناسی از جمله مدیریت و استفاده از میکروارگانیزم های موجود در خاک و روابط بین آنها، در طراحی و مدیریت نظام های تولید غذا، قادر است ما را در تولید پایدارتر غذا یاری دهد. اکنون علاوه بر افزایش تولید، ثبات آن نیز مطرح است، بنابراین باید سیستم های مختلف زراعی و پتانسیل های تولید آنها، مورد بررسی و تجدید نظرهای واقع بینانه قرار گیرند. به طور میانگین در هر گرم خاک، دو میلیون موجود زنده، وجود دارد. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی و حتی بیولوژیکی خاک و اثرات متقابل آنها با میکروارگانیزم های مقیم در خاک، تأثیر مهمی بر رشد و فعالیت میکروارگانیزم ها و به دنبال آن حاصلخیزی، خاک دارد. عده ای از محققین معتقدند که در آینده، درک بیشتر ما نسبت به زیست شناسی خاک و بوم شناسی میکروبی، فرصتهای بیشتری را برای اصلاح زیستی و درک تنوع جمعیت خاک بهره میدهد. باکتری های ریزوسفری تحریک کننده رشد گیاه (PGPR) از قبیل Azospirillum brasilens و Azotobacter paspali (دیازوتروفها) باعث تثبیت نیتروژن اتمسفر و تولید تنظیم کنندهای رشد مانند هورمون ها (اکسین و جیبرلین)، اکسین که باعث افزایش رشد گیاهان و جیبرلین باعث تولید ریشه های جانبی میشود. افزایش درصد و سرعت جوانه زنی، تسریع گلدهی و افزایش گلها، افزایش ارتفاع و وزن خشک گیاهان، ریشه دهی سریع تر قلمه ها، کاهش پاتوژنها و افزایش مقاومت گیاهان و افزایش قدرت رقابت گیاه در برابر علفهای هرز و نیز جلوگیری از استقرار، رشد و تولید بذر علفهای هرز را از جمله نقش های ریزوباکتری های تحریک کننده رشد گیاهان است. در مورد اثرات متقابل مثبت بین باکتریهای تثبیت کننده نیتروژن و میکوریزا ربوسکولار گزارشات متعددی وجود دارد. در گندم تلقیح شده با باکتری Azospirillum brasilens و قارچ Glomus fasciculatum افزایش کلروفیل، فتوسنتز، فعالیت آنزیمهای نیترات ریداکتاز و گلوتامین سنتتاز افزایش عملکرد دانه شده است. ایندول استیک اسید و ایندول اسید لاکتیک توسط Azospirillum brasilens تولید میشود. بین فراوانی ازوتوباکترها در ریزوسفر و رشد ریشه گیاهان ارتباط مستقیمی وجود دارد و در این شرایط، تولید اکسین، جیبرلین و سیتوکینین توسط این باکتریها، دو برابر حالت عادی بود است. ازوتوباکترها رشد وکلروفیل گیاهان را افزایش دادند. ازوتوباکترها، به طور اختصاصی روی جذب و به ویژه انتقال عناصر نیز تأثیر مثبت دارند. روابط همزیستی بین گیاهان چمنی (گندمیان) و این باکتریها، اخیرا توجه زیادی را به خود معطوف کرده است که این توجه نه تنها به دلیل زیست شناختی آنها، بلکه به دلیل کاربرد چنین روابطی در کشاورزی پایدار طبیعی است. همزیستی میکوریزا با گیاهان، در تغذیه فسفر گیاهان، تأثیر دارد. این قارچ ها نقش مؤثری در بهبود خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیک خاک دارند. این قارچها بین ریشههای گیاهان قرار گرفته و از طریق به اصطلاح (ریسمانها) امتداد مییابند و مصرف بهتر مواد مغذی را امکانپذیر میکنند. در مقابل، قند توسط گیاه آزاد میشود و قارچها برای رشد به قند نیاز دارند. با توجه به این همکاری، قارچ میکوریزا و گیاهان همزیستی موفقی دارند، این تبادل دو طرفه یک خاک بدون بیماری ساخته میشود، که در آن اغلب، با وجود عوامل بیماری زا هیچ آسیبی رخ نمیدهد. وزن زیست توده قارچ میکوریزا از ۵۴ تا ۹۰۰ کیلوگرم در هکتار تغییر میکند. همزیستی میکوریز آربوسکولار، یک جزء کلیدی نظام های زراعی به شمار میرود. قارچ میکوریزا و باکتری های موجود در خاک در یک ارتباط متقابل، اسیدهای آمینه، ویتامینها و برخی هورمونها را ترشح میکنند که باعث تشدید رشد و تکثیر آنها میشود. کودهای آلی و کودهای دیر آزاد شونده سبب بهبود رشد قارچ های میکوریزا میشوند. دلیل برتری نظامهای زراعی زیستی در پرورش درختان میوه نسبت به نظام زراعی دیگر، استفاده از کودهای آلی، کود سبز و کمپوست و افزایش زیست توده و فعالیت میکروبی در آنها است. فازهای محلول فسفر و پتاسیم در خاک نظام زراعی زیستی نسبت به نظام رایج کمتر بود و بخش عمده این دو عنصر در جمعیت میکروبی خاک بوده و از این طریق در تأمین نیاز فسفر گیاهان مشارکت دارند. ﺟـﺬب و ﻧﮕﻬﺪاری آب ﻧﺎﺷی از ﺑﺎرﻧﺪﮔیﻫﺎی ﻣﺎهﻫـﺎی ﺷـهریﻮر، مهر در ﻛﺮتﻫﺎی کودهای زیستی ﺑیﺸﺘﺮ از ﻛـﺮتﻫـﺎی دیگر ﺑﻮده است. از ﺳـﻮی دیﮕـﺮ، وﺟـﻮد ﻋﻨﺎﺻﺮ ﻏﺬایی ﺑیﺸﺘﺮ و ﺑﻪﺧﺼﻮص ﻧیﺘﺮوژن در ﻧﻈـﺎم ﭘﺮﻧﻬـﺎده در رﺷﺪ ﺑیﺸﺘﺮ ﮔیﺎهان، ﻧیﺎز آﺑی ﮔیﺎهان را اﻓﺰایﺶ میدهد. وجود کودهای بیولوژیکی در این خاک مزارع بیشترین درصد کربن آلی در مزرعه موجود است. مدیریت خاک بر تنوع و زیست توده خاک، نشان داد که تنفس خاک در مزرعه پرنهاده به طور معنی داری از مرتع و مزرعه کم نهاده بیشتر بود. ( بیشترین مقدار پی اچ و فسفر نیز در مزرعه پرنهاده وجود دارد). مهمترین تنش در این گونه نظامها، مقدار کم مواد آلی در خاک است. اعمال روشهای مدیریتی نامطلوب که سبب کاهش زیست توده میکروبی خاک میشود و فعالیت میکروارگانیزمها، کربن آلی خاک را کاهش داده و باعث افزایش میزان تنفس در قسمت میکروبی خاک میشود. طول ریشه شاید بتوان ادعا کرد اثر استفاده از میکروارگانیزم ها بر یکی از ویژگی های مهم گیاهی که طول مخصوص ریشه است برشمرد و حاکی از آن است که میکوریزا رشد ریشه را افزایش داده و به دنبال آن یک نظام گسترده از ریشه را برای جذب آب ایجاد میکند، بنابراین ظرفیت جذب عناصر غذایی را بالا برده و افزایش مقاومت گیاهان را در برابر تنش خشکی افزایش میدهند.
تلقیح گیاهان با سه گونه میکوریزا، میزان نیتروژن گیاه را افزایش میدهد. تلقیح یونجه با میکوریزا در شرایط استریل، سبب افزایش معنی دار مقدار کل نیتروژن شده است. کاربرد میکوریزا باعث افزایش غلظت فسفر در اندام های هوایی و ریشه گیاهان میشود. میکوریزا به دو طریق مستقیم (جذب و انتقال نیتروژن محلول) و غیر مستقیم (با ترشح ترکیبات آلی و تبدیل نیتروژن نامحلول خاک به فاز محلول و سپس انتقال آن) سبب افزایش نیتروژن گیاهان می شود، همچنین، بر فرآیند تثبیت نیتروژن تأثیر می گذارد. تلقیح گیاهان با باکتری های محرک رشد (ازوتوباکتر و آزوسپیریلوم) سبب افزایش معنی دار مقدار عناصر نیتروژن و فسفر گیاه شده است . با مقایسه عملکرد ماده خشک و تغییرات درصد نیتروژن، فسفر و پتاسیم گیاه در اثر کاربرد انواع میکروارگانیزم، را می توان به کم شدن نیتروژن در اثر رشد گیاهان نسبت داد. درصد فسفر موجود در بافت گیاهان در تمام سطوح کاربرد میکروارگانیزم یکسان بوده است. گیاهان تلقیح شده با میکوریزا غلظت فسفر بالاتری نسبت به گیاهان غیر میکوریزای دارد. در مورد درصد پتاسیم بافت گیاهی نیز، حالتی مشابه با فسفر مشاهده شده است. بهبود جذب عناصر غذایی توسط قارچ میکوریزا ناشی از تغییرات فیزیولوژیکی در ریشه گیاهان نسبت داد. تلقیح میکوریزایی و باکتریایی به طور جداگانه، سبب افزایش محتوای پتاسیم گیاه شده است. تلقیح گیاهان با باکتری آزوسپیریلوم، سبب افزایش پتاسیم در بافت گیاهان شده است .
به طور کلی ترکیب نظام های کم نهاده و تلقیح توام میکوریزا و باکتری های تثبیت کننده نیتروژن در گیاهان، می تواند جایگزین مناسبی برای کودهای شیمیایی شود.