堆肥和沤肥都是先把秸秆运回堆沤，再送回地里施用，耗用劳力多，而且堆沤中释放出来的热量白白散失。为此，近年来各地推广应用了玉米秸秆、稻草、麦秸等直接还田的新技术，对培肥地力和提高单产有一定作用。
（1）改善土壤的结构性。在一定程度上，水稳性团聚体随土壤中多醣类含量的提高而增加。土壤中的多醣是微生物合成的产物，而新鲜有机质则是微生物合成多醣所必需的碳源。如土壤中加入燕麦秆培养时，多醣醛酸苷的含量就能增加。另外，微生物分解秸秆时，也可摄取土壤氮素，形成作为多醣类成分之一的氨基醣。秸秆直接还田有利于新鲜腐殖质在土体内部形成，可以随即与土粒结合，促成土壤团粒结构，从而避免了腐熟后施用时腐殖质可能由于干燥变性而失效的缺点。
（2）固定和保存氮素养料。新鲜秸秆施入土壤后，一方面为好气或嫌气性自生固氮菌提供碳源而促进固氮作用，另一方面，它还能供给土壤微生物以碳源，使它能较多地吸收土壤中的速效氮素，合成细菌体，从而把氮素养料保存下来。这些氮素大部分较易转化为有效态，可供当季作物利用。
（3）促进土壤中植物养料的转化。秸秆直接还田后加强了土壤微生物的活动，可以加速土壤有机质的矿化，并有助于土壤中难溶性磷、钾养料的释放，提高土壤的有效肥力。