近年来关于土壤微藻的研究在各方面均取得了很多有价值的成果，土壤微藻的应用体系也逐步的在全球范围内得多了推广。目前研究较为热门的主要包括土壤固氮蓝藻、土壤丝状蓝藻、土壤绿藻及土壤硅藻几大类。
1.土壤蓝藻
1.1土壤固氮蓝藻
土壤固氮蓝藻是单细胞原核生物，是地球上年固氮量仅次于豆科植物和根瘤菌共生结合体的固氮生物，被认为是重要的可利用生物氮肥资源。目前已知的固氮蓝藻约为120多种，我国的相关研究实践发现在每公顷水稻田中的固氮量可达16-89 kg。常见的固氮蓝细菌包括：鱼腥藻属（Anabaesna）、念珠藻属（Nostoc）、柱胞藻属（Cylindros Permum）、单歧藻属（Tolypothrix）、颤藻属（Oscillatorla）、眉藻属（Calothrix）、席藻属（Phormidium）。
固氮蓝藻作为自然界唯一可同时进行光合作用和固氮作用的生物，对其研究具有重要的理论和经济价值。
1.1.1固氮作用
将空气中的分子氮转化合成为氮素化合物，并在生长繁殖过程中不断分泌出氨基酸、糖类、多肽和少量激素等含氮化合物和活性物质，从而促进其它含氮微生物的生长，提高土壤肥力。
1.1.2增强土壤酶活性
土壤固氮蓝藻的生长繁殖可有效促进土壤有机质的积累，增加土壤微生物的数量及生物量，其代谢过程中所分泌的各种酶也随之增加，从而改善土壤质量。
1.1.3降低土壤含盐量
土壤固氮蓝藻多分布于土壤表层，其大大降低了土壤水分的蒸发，从而使随土壤水分上移的盐分相应减少。此外，其对土壤微生物的促进作用会加速土壤物质的分解，也在一定程度上降低了土壤总含盐量。
1.1.4增产增收
目前在实践生产中应用较多的稻田固氮蓝藻在水稻的生长、增收方面具有重要意义。
1.2土壤丝状蓝藻
土壤丝状蓝藻多分布于荒漠地表生物结皮演化过程中，可作为荒漠地带的先锋植物，常见种类包括具鞘微鞘藻（Microcoleus vaginatus）、沼地微鞘藻（Microcoleus paludosus）、马氏鞘丝藻（Lyngbya martensiana）。土壤丝状蓝藻由于其生态位较宽，可广泛分布于各种生态系统中并成为优势，以中性和碱性土壤中尤多。由于土壤类型的不同适生种类略有不同，质地较细的荒漠土壤中所分布的种类更多，质地较粗的荒漠土壤中则以移动性较高的丝状蓝藻为主。丝状蓝藻在土壤改良方面具有非常重要的意义。
1.2.1拓殖作用
丝状蓝藻特有的抗逆性及生殖方式，能有效的改善沙层表面的营养条件和生态因子。丝状蓝藻可在土壤表层形成藻结皮，为地衣及苔藓结皮提供生长条件，进而为高等植物的定植奠定基础，使荒漠化治理成为了可能。
1.2.2特殊适应性
丝状蓝藻的黏胶层或胶鞘可吸收大量的雨水或露水，在干旱条件下可为藻细胞营造湿润的微环境。其为了应对荒漠环境下的高强度紫外线辐射而进化出相应机制可用于修复DNA损伤并积累类胡萝卜素、解毒酶及抗氧化物质。部分种类藻类还可在紫外辐射下生成防止紫外诱导伤害的紫外吸收或屏蔽物质。
1.2.3增加抗压强度和抗风蚀能力
丝状藻具有更为紧密和高强度的机械束缚力，其胞外分泌物可对沙粒起到一定的黏结作用，其生长过程中脱落的胶质鞘可将周围细小的颗粒黏结在一起，起到一定的防风固沙作用，从而提高了土壤的抗侵蚀能力。
1.2.4有益的代谢产物
丝状藻类所产生的胞外多糖除维持自身水分需求的同时，可有效黏结周围细小颗粒，促进土壤结皮，防止水土流失，为植物生长提供基础保障。丝状藻类的功能基团会影响土壤pH，有助于改良盐碱土地。此外藻类结果过程中所产生的独特色素——伪枝藻素具有独特的抗紫外线辐射能力，有助于植物在不良环境下的正常生长。
土壤丝状蓝藻在荒漠化改善方面的应用越来越受重视，将其与草、灌木、乔木相结合可为防风固沙、土壤增肥提供新的思路。
2.土壤绿藻
土壤绿藻的代表种类——集球藻（Palmellococcus Chod.），属绿藻门绿球藻目小球藻科，多生长在陆生土壤环境或是潮湿墙壁上，广泛分布于荒漠藻类结皮中。近年来由于其特有的脂肪体组成成为了能源微藻研究的热点。
2.1功能与价值
2.1.1产生虾青素
集球藻在特定的环境条件下会大量积累红色素（类胡萝卜素），发育后期的集球藻可大量积累富含虾青素的脂肪体，虾青素可在细胞中起到贮养的作用，独特的脂肪体又可以抵御不良环境。正是由于其特殊的功能结构，目前已成为应用藻类学研究与产业化开发的重要方向之一。
2.1.2生物柴油的来源
全球范围的温室效应与能源紧缺问题使得生物燃料作为一种可再生且环境友好的替代能源越来越受到关注与重视。单细胞高油脂产量是衡量生物柴油原料的重要指标，而集球藻正是符合此要求的重要物种。目前的研究则主要集中于光反应器的光径与碳氮比等各种因素对藻株生长及最大产油量的影响。
2.1.3荒漠结皮
集球藻是荒漠结皮的重要种类，对荒漠及半荒漠地区土壤拓殖演替具有重要作用。土壤绿藻对极端环境条件的耐受性使其对土壤的形成、土壤的稳定性、土壤生物固氮及土壤生态系统的物质循环和能量流动均具有重要贡献。
3.土壤硅藻
硅藻是一类光合自养型的真核微藻，多生长于水环境中，但也是土壤微藻中的一个重要类群。通常土壤硅藻多分布于土壤表层（5 cm以上），随着土壤深度的增加土壤硅藻的数量也随之减少。在众多的环境因子中，土壤pH是影响土壤硅藻群落结构的重要因素。
土壤硅藻的研究历史大致可以分为起步时期、缓慢发展时期及快速发展时期，目前相关报道中的土壤硅藻属种已超过300种，其中亚南极、波兰及卢森堡的硅藻物种多样性相对较高，已发现的土壤硅藻大致可分为嗜酸、嗜碱及普适3种。
3.1功能与价值
3.1.1土壤污染的监测
硅藻生命周期短且对环境变化敏感，不同污染会引起硅藻群落结构的明显变化，因此可将硅藻作为水资源保护区、金属工业区等污染监测行业的指示物。
3.1.2重金属的吸附
硅藻细胞壁对金属阳离子的亲和性极高，并且其独有的纳米结构硅壳对土壤中有毒微量元素的分布和转运同样具有重要作用。由于这一特征土壤硅藻被作为新型吸附材料进行深入研究。
近年来随着土壤微藻研究的不断深入，除将其应用于生态修复外，在农业范围也已实现应用。我国部分农业生产部门将土壤微藻引入蔬菜种植过程中，利用其高效的富集及降解性，保证农作物品质的绿色无污染。