Динамика численности микроорганизмов включает кратковременные и сезонные изменения численности как функции времени. Сейчас достаточно полно изучены изменения числа бактерий в почве. Начаты исследования динамики численности и биомассы грибов и водорослей. Некоторые работы посвящены изучению динамики численности других представителей биоты почвы: простейших и беспозвоночных.
Численность микроорганизмов в зависимости от сезона очень непостоянна. Кривые изменений числа микробных клеток в большой степени зависят от типа почвы. Периоды преимущественного развития бактерий приходятся в разных почвах на разное время года. Если же обратиться к сезонной динамике содержания бактерий разных физиологических групп, то оказывается, что численность каждой из них имеет свои сроки развития, не совпадающие между собой, и разные для разных типов почв.
В дерново-подзолистой почве наибольшее число аммонификаторов приходится на декабрь—январь, денитрификаторов — на октябрь—ноябрь, нитрификаторов — на октябрь—апрель. В аллювиально-слоистой почве под крупнотравьем численность микроорганизмов всех групп скачкообразно возрастает в апреле, количество же аммонификаторов резко увеличивается в июне. В середине лета наибольшее развитие получают бактерии, ассимилирующие сложные органические вещества. К началу зимы возрастает число бактерий, потребляющих легкорастворимые соединения углерода и азота.
Сезонные количественные изменения численности микроорганизмов могут быть различны для одного и того же типа почвы в зависимости от растительного покрова. Численность бактерий в горно-лесных бурых почвах под ясенем была максимальна в августе и минимальна в октябре. В тех же почвах под чернопихтарником максимум наблюдали в сентябре, минимум — в июне. Растительный покров может сглаживать сезонные колебания. В тяжелоглинистых, медленно прогреваемых весной почвах максимальное развитие бактерий приурочено к летним месяцам, в более легких по механическому составу почвах бактерии лучше развиваются весной. Определенное влияние на сезонную динамику микробиологических процессов оказывает вертикальная зональность почв, а также обработка почвы.
Кратковременные изменения численности бактерий имеют сложный характер. Ежедневные колебания численности бактерий обнаружены практически во всех типах почв — от тундровых почв Крайнего Севера до полупустынных почв Казахстана.
На частоту и амплитуду флуктуации численности бактерий в определенной степени влияют агрохимические и физические характеристики почвы. В известкованной дерново-подзолистой почве подъемы численности наблюдали чаще, чем в неизвесткованной. На богарном участке предкавказского чернозема колебания отличались более резкими подъемами и спадами, чем на орошаемом участке. Интенсивность колебаний численности повышалась при дисковании почвы. В тяжелосуглинистой почве, лучше обеспеченной гумусом и азотом по сравнению с супесчаной почвой дерново-подзолистого типа, также были обнаружены более частые подъемы численности.