第一，增加土壤有机质，培肥地力。据测定，作物秸秆除80%为有机物质外，还含有丰富的氮、磷、钾、钙、镁、硅和各种微量元素。稻草、麦秸、玉米等秸秆中，平均含氮素0.58%、P2O5 0.52%、K2O 0.84%。每还田300千克秸秆，相当于向土壤中增加新鲜有机物质240kg、氮素1.74kg、P2O5 1.56kg、钾素2.52kg。其培肥改土、增产提质的效果十分显著。
第二，改善土壤环境，改造中低产田。秸秆中含有大量的能源物质，还田后生物激增，土壤生物活性强度提高，接触酶活性可增加47%。随着微生物繁殖力的增强，生物固氮增加，碱性降低，促进了土壤的酸碱平衡，养分结构趋于合理。此外，秸秆还田可使土壤容重降低，土质疏松，通气性提高，犁耕比阻减小，土壤结构明显改善。
还田为土壤微生物的生长繁殖提供了丰富的营养和能量，使微生物数量猛增，在高肥土上约增加50%，在瘦土上更明显约增加2倍。由于土壤中微生物数量的增加，土壤的呼吸强度亦大大增加，在肥沃土壤上秸秆还田后CO2释放量增加8.3%～43.7%，在瘦瘠土壤上增加81.5%～117.8%。秸秆还田也提高了土壤的酶活性，碱性磷酸酶、转化酶、脲酶、过氧化氢酶都有不同程度的增加。
秸秆还田改善了土壤理化性状。经两年秸秆还田后土壤有机质提高0.1%～0.27%，容重下降0.032～0.062g/cm3，土壤总孔隙度增加1.25%～2.04%。全氮、速效磷略有提高，分别提高0.002%～0.009%和0.4～5.3mg/kg，速效钾提高很大，增加8.3～105.Img/kg，平均比不还田处理提高38.8mg/kg，相当于一亩地多施5.8kg钾（相当于一亩地多施10.9kg氯化钾）。秸秆钾很容易分解释放并被作物吸收利用，所以秸秆还田对改良土壤、平衡土壤养分，特别对补充土壤钾素的不足有重要意义。根据试验若连续三年秸秆还田可使小麦、玉米平均增产10%～20%。
秸秆还田有优化农田生态环境的效果，其中以覆盖还田效果最为显著。具有抑制土壤水分蒸发，储存降水和提高地温等诸多优点。覆盖秸秆，冬天5cm地温提高0.2～0.5℃，夏天高温季节降低2.5～3.5℃，土壤水分提高32～45%，杂草减少25～40%。
第三，降低病虫草害的发生率。能改变土壤的理化性能，破坏玉米螟虫及其他地下害虫的寄生环境，故能大大减轻虫害，一般可使玉米螟虫的危害程度下降30%。采用覆盖形式还田的话，将大大降低草害的发生。
第四，优化环境、防治污染。秸秆还田使秸秆中的有机质得到充分的利用，避免了长期以来农民大量焚烧秸秆而造成的环境污染，有利于生态农业和环保农业的发展。因此，农作物秸秆还田是一项关系国计民生的大事，是保证农业持续、稳定发展的重要措施，也是环保农业的系统工程。
