Toprak yüzeyinde fotosentez yapabilen mikroorganizmalar, güneş enerjisi ve atmosferik karbondioksiti kullanarak organik bileşikler üretebiliyor. Bu karbonun bir bölümü toprak organik karbonu deposuna katılabilirken, söz konusu bileşikler yararlı mikroorganizmalar için besin ve enerji kaynağı oluşturabiliyor. Bu süreç, organik maddelerin ayrışmasına ve besin elementlerinin döngüsüne katkı sağlayabiliyor.
Bazı siyanobakteriler atmosferik azotu toprak ekosisteminde kullanılabilecek formlara dönüştürebiliyor. Kaynakta bu sürecin bazı nemli ekosistemler ve çeltik üretim sistemleri için önem taşıdığı belirtiliyor. Topraktaki biyolojik süreçler ile organik maddeler ayrıca agregat oluşumunu ve toprak yapısının iyileşmesini destekleyebiliyor. Bunun sonucunda suyun derin katmanlara ulaşması, havalanma ve su tutma kapasitesi açısından olumlu etkiler görülebiliyor.
Biyolojik toprak kabuğu ve bitki örtüsü, özellikle eğimli tarım arazilerinde rüzgâr ve su erozyonuna karşı koruma sağlayabiliyor. Malçlama, kompost ve iyi yanmış organik materyal kullanımı, canlı kök sisteminin korunması ve aşırı toprak işlemeden kaçınma da biyolojik faaliyeti destekleyen uygulamalar arasında sayılıyor. Ancak toprak yüzeyindeki fotosentez, kültür bitkisinin yapraklarındaki fotosentezin veya doğru bitki besleme ve gübreleme yönetiminin yerine geçmiyor. Sürecin önemi toprak tipi, nem, ışık, iklim ve ekosistemdeki organizmalara göre değişiyor.
