土壤微生物是生活在土壤中的肉眼看不见的微小生物统称，包括细菌、真菌、病毒和显微藻类等生物。不同土层分布着不同种类和数量的微生物，它们通过一些氧化、硝化、固氮等作用，促进土壤有机质的分解和养分的转化。土壤中的微生物种类异常丰富，主要包括细菌、古菌、真菌、病毒、原生动物等。它们对土壤的形成发育、物质循环和肥力演变等均有重大影响。
化学肥料的过量施用破坏了土壤微生物群落的丰度，如尿素里面的氨，高浓度的氨对于大多数微生物来说都是毒害性的。土壤微生物破坏后，土壤板结，肥力降低，继而形成肥料使用量和肥力效果逆反的恶性循环局面。
1.调节土壤微生物群落
采用活性微藻源生物刺激剂生物肥料可以改善土壤的微生物生态系统，提高肥力，降低化学肥料的使用，促进作物对营养物质的吸收和利用。某些微藻种类在生长过程中，胞内胞外多糖含量明显增加，可将更多的C固定于土壤内，因而土壤溶解性有机碳及总碳 含量明显增加。同时，无论微藻源生物刺激剂单独使用还是与传统化肥和生物肥混合使用，都能够促进土壤固氮酶活性的提高。土壤固氮酶活性的提高，促进了土壤铵态氮含量的提高。
2.提高土壤肥力质量
（1）提高光合效率：促进作物生长、提升抗逆能力及提高产量与品质根据生物化学基本理论，从太阳光到生物质理论上最大的能量转化率大约为10%，现代田间农作物的产量大概为理论值的1/10-1/3，因此提升整个生物质转化过程的关键是提高光合作用的效率，微藻的能量转化率普遍高于田间作物，液体微藻源生物刺激剂中的活体微藻在土壤表面形成一层保护膜，可大面积吸收利用转化能量，为土壤增加有效肥力。微藻中的固氮株——固氮蓝藻通过其细胞中固氮酶的作用，将大气中游离态的分子氮还原成可供植物利用的氮素化合物，同时在其生长繁殖过程中不断分泌出氨基酸、多肽等含氮化合物和活性物质，加之固氮蓝藻死亡后释放出大量的氨态氮，因而大大增加土壤肥力。固氮蓝藻单独使用或与有机肥/生物炭/基质等混合使用可形成微藻生物肥料，减少或替代部分化肥的使用。
（2）补充微量元素：微量元素作为土壤指标之一，在评价土壤肥力质量中也是至关重要的。微藻源生物刺激剂生物肥中含有多种微量元素，活体微藻亦可吸收土壤中的微量元素，转化为植物可吸收的复合物。功能农业中也强调在农产品和食品中注重微量元素含量。微藻源生物刺激剂生物肥的使用可提高土壤中的微量元素进而增加农产品的营养价值。
（3）增加土壤氮磷钾含量：传统化肥释放氮磷钾等元素时间很短，短时间在局部就能达到作物需求营养元素相应的浓度，但由于施肥方式、作物特性、土壤类型等多种因素，化肥的利用率一般都不高。而微藻生物肥具有的生物活性恰恰可以解决这一问题。微藻生长过程也需要氮磷等营养物质进行代谢，并不断同化成为细胞内含物、细胞器、细胞膜及其它组分，也会通过其种群的不断扩大而逐步、缓慢地释放土壤中的氮碳磷库内的元素储备，而后通过微藻群落的繁殖—死亡循环使得土壤氮碳磷元素处于不断的“汇”和“源”的交替过程中，这样的代谢通路比化肥的释放通路要延长不少，使得土壤和其上的植株在收纳肥料和土壤原本肥力的过程中有一个缓冲的能力和屏障，既能保证植株在一些特定时期不发生肥力过猛、植株细胞内脱水的“烧苗”现象导致减产甚至绝收，也能够在一段时期内固定来自土壤本身或人工施加的肥料营养成分，达到缓慢释放营养的效果，保证植株生长的营养需求。
从微藻的培养过程来讲，将富含氮磷钾的废水中培养出来的微藻用于微藻源生物刺激剂生物肥的开发，既达到了废水去氮去磷的效果，又能将氮磷缓慢释放到土壤中，有效增加土壤肥力，保证植物生长所需要的营养。