Представители микроскопических водорослей распространены повсеместно, особенно в поверхностных слоях почвы, где благодаря влажности и достаточному освещению условия для них наиболее благоприятны. Влага — самый важный экологический фактор, определяющий распространение водорослей. Морфологическое разнообразие водорослей очень велико, но почти все виды, встречающиеся в почве, имеют микроскопические размеры и состоят из одной клетки.

Почвенные водоросли представляют собой простые одноклеточные организмы, нити или же колонии. У одних почвенных водорослей стенки клеток покрыты толстым слоем смолистых (клейких) веществ, у других пропитаны кремнеземом. Потребность водорослей в питательных веществах очень различна. На свету благодаря наличию хлорофилла водоросли используют минеральный углерод — С02. Источники азота для водорослей бывают двух типов: молекулярный азот для тех видов, которые способны к его связыванию (фиксации), и минеральный азот для остальных видов. Нитраты усваиваются водорослями легче других соединений.

Водоросли, живущие в темноте (в глубоких слоях почвы), нуждаются в источниках органического углерода и отыскивают его в растительных остатках или среди продуктов обмена веществ бактерий. Лучшим источником азота для них в этих условиях служит аммонийный азот. Водорослям благоприятствует высокое содержание органических веществ, поэтому они встречаются в больших количествах в окультуренных и садовых почвах.

Основную активность водоросли проявляют в процессах превращения азота. Они используют минеральный (нитратный и аммонийный) азот и превращают его в органические соединения азота, входящие в состав их протоплазмы. Многие водоросли способны использовать и газообразный азот воздуха (сине-зеленые водоросли, или цианобактерии). Таким образом, уменьшаются потери азота, так как последний накапливается в почве.

Водоросли участвуют также в накоплении органических веществ в формирующихся почвах. Особенно важное значение имеют в этом отношении сине-зеленые водоросли, фиксирующие атмосферный азот. Благодаря потреблению углекислоты и выделению кислорода водоросли благоприятствуют аэрации рисовых полей. Водоросли обладают высокой приспособляемостью, особенно по отношению к температуре. Существуют зеленые водоросли, живущие на снегу, и водоросли, способные развиваться при высоких температурах, например сине-зеленые и диатомовые водоросли горячих источников.

Наукой и практикой отмечено положительное влияние азотфиксирующих сине-зеленных водорослей (цианобактерий) на рост сельскохозяйственных растений. Рисовые поля даже специально заражают азотфиксирующими сине-зелеными водорослями. Так, в Международном институте риса на Филиппинах были проведены опыты по использованию комплекса сине-зеленых водорослей «Азолла-анабена» в качестве азотного удобрения рисовых плантаций. Оказалось, что в полевых условиях этот комплекс водорослей фиксировал из воздуха около 120 кг азота на 1 га; этот азот в высокой степени был доступен для растений риса и существенно повышал его урожай.

Массовое культивирование азотфиксирующих сине-зеленых водорослей весьма перспективно и по другим причинам. Например, по содержанию аминокислот сине-зеленые водоросли можно приравнять к растениям, дающим наиболее ценные белковые корма. Известно также, что сине-зеленые водоросли способны синтезировать витамин B12. Причем общая концентрация этого вещества (свыше 1 мг на 1 г сухого веса) в водорослях примерно такая же, как и у некоторых бактерий.