Vi sinh vật (microorganisms) là những sinh vật nhỏ bé, chỉ có thể nhìn thấy được dưới kính hiển vi quang học hay kính hiển vi điện tử. Chúng có mặt tràn ngập quanh ta, ở tất cả mọi nơi trên trái đất, ngay cả ở những nới có điều kiện sống khắc nghiệt nhất như ở dưới đáy đại dương, nóng đến 1300C, lạnh đến -5 0C, trong dung dịch bão hòa muối, ở môi trường có pH 10-11…áp suất cao tới 1103at. Trong 1g đất lấy ở tầng đất mặt thường có 1-22 tỷ vi khuẩn; 0,5-14 triệu xạ khuẩn; 3-50 triệu vi nấm; 10-30 nghìn vi tảo,…Trong 1m3 không khí phía trên chuồng gia súc thường có 1-2 triệu vi sinh vật, trên đường phố có khoảng 5000 nhưng trên mặt biển chỉ có khoảng 1-2 vi sinh vật mà thôi.

Vi sinh vật gây ra rất nhiều bệnh hiểm nghèo cho người, vật nuôi và cây trồng. Tuy nhiên, số vi sinh vật gây bệnh chỉ chiếm một phần rất nhỏ trong thế giới vi sinh vật, được gọi là vi sinh vật gây hại. Chúng chỉ phát triển và hoạt động trong những điều kiện môi trường nhất định (thiếu vệ sinh). Trong tự nhiên, ngoài những vi sinh vật gây hại còn có những vi sinh vật có ích.

Từ xa xưa con người đã biết ứng dụng các vi sinh vật có ích để chế biến thực phẩm cho mình như nấu rượu, nước chấm (tương, nước mắm, giấm), sữa chua, ủ chua thức ăn (dưa, cà), để ủ phân, làm đất (phơi ải,…), sử dụng bèo hoa dâu (chứa vi sinh vật cố định N2 từ không khí),…hoặc sử dụng các biện pháp ngăn chặn tác hại của vi sinh vật (ướp muối cá, thịt, phơi khô thực phẩm,…).

Vi sinh vật tham gia tích cực vào việc phân giải các xác hữu cơ biến chúng thành CO2 và các hợp chất vô cơ làm chất dinh dưỡng cho cây trồng. Vi sinh vật có khả năng phân giải các hợp chất khó tan chứa P, K, S thành các chất dễ tiêu cung cấp cho cây trồng.

Mặc dù kích thước nhỏ bé nhưng chiếm số lượng cực lớn kèm theo các đặc tính sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh, hấp thu nhiều, chuyển hóa nhanh nên vi sinh vật có vai trò vô cùng quan trọng trong cuộc sống của chúng ta.

Thí dụ 1 vi khuẩn lactic (lactobacillus) trong một giờ có thể phân giải được một lượng đường lactose lớn hơn 100 – 10,000 lần so với khối lượng của chúng. Tốc độ tổng hợp protein của nấm men cao gấp 1,000 lần so với đậu tương và 100,000 lần so với trâu bò. Vi khuẩn E.Coli trong các điều kiện thích hợp chỉ sau 15-20 phút lại phân cắt một lần, như vật sau 24h từ 1 vi khuẩn E.Coli sẽ tạo ra 4,722,366.1017 vi khuẩn tương đương với một khối lượng 4,722 tấn….Có thể nói, cuộc sống của loài người không thể tiếp diễn nếu như không có mặt vi sinh vật.

Trong môi trường sống của chúng ta, dựa vào tác động của chúng có thể phân vi sinh vật thành 3 nhóm: nhóm vi sinh vật trung tính (chiếm đa số), nhóm vi sinh vật hữu hiệu (có ích) và nhóm vi sinh vật có hại. Sự chênh lệch cân bằng giữa nhóm vi sinh vật hữu hiệu và nhóm vi sinh vật có hại sẽ gây tác động hoặc tích cực hay tiêu cực đến môi trường sống của con người

Hình 1. Mối quan hệ giữa các nhóm vi sinh vật trong đất tự nhiên
Hình 1. Mối quan hệ giữa các nhóm vi sinh vật trong đất tự nhiên
Hình 2. Mối quan hệ giữa các nhóm vi sinh vật trong đất bị ô nhiễm
Hình 2. Mối quan hệ giữa các nhóm vi sinh vật trong đất bị ô nhiễm

Tình trạng phổ biến hiên nay là môi trường sinh thái đang bị ô nhiễm nghiêm trọng, nhóm vi sinh vật có hại phát triển chiếm ưu thế trong đất, trong không khí gây ảnh hưởng xấu đến cuộc sống của con người cũng như các vật nuôi và cây trồng. Trước bối cảnh ấy, nhiều nhà nghiên cứu khoa học đã đề xuất giải pháp “cứu lại trái đất” (Save the world) bằng cách trả lại cho đất và môi trường nhóm vi sinh vật hữu hiệu nhằm làm lệch cân bằng vi sinh vật trong môi trường theo chiều hướng có lợi