秸秆还田是农作物秸秆资源综合利用最有效和最主要的途径，可分为直接还田和间接还田两种方式。土壤微生物是土壤生态系统的重要组分，是驱动土壤元素生物地球化学循环的引擎，对于维持系统的稳定性和可持续性具有重要作用。秸秆还田通过改变土壤水、热状况，调整 C / N，进而影响微生物群落结构与多样性。不同秸秆还田方式对土壤理化性状的影响效果不同，对土壤微生物产生的影响亦不同，而土壤微生物群落的改变也反作用于秸秆的降解过程。
土壤微生物数量是指土壤中含有的真菌、细菌及放线菌等总和，与土壤有机质呈正相关关系，是土壤微生物的一个重要指标。微生物量碳 (MBC)、微生物量氮 (MBN)是固定在土壤微生物躯体中的碳素和氮素，是植物生长可利用养分的重要来源，其含量的多少取决于土壤中微生物的数量。
1. 1免耕覆盖还田
秸秆直接还田显著提高了各土层细菌、真菌及放线菌的数量。在免耕模式下，小麦秸秆覆盖还田使冲积土土壤耕层微生物数量增加，并且能在玉米生长收获期显著增加砂质潮土耕层土壤微生物数量。小麦秸秆还田能显著提高细菌数量，而玉米秸秆覆盖处理能显著提高黄瓜结果初期5种微生物和结果后期细菌数量。另有研究85种土壤的微生物变化试验结果表明:玉米秸秆覆盖耕作后细菌、真菌及放线菌数量均明显增加，但增加幅度为真菌＞放线菌＞细菌。玉米秸秆覆盖还田显著增加了养分来源，改善了土壤物理环境，从而在整个玉米生长季内增加了土壤MBC含量。
1. 2粉碎深翻还田
研究发现，秸秆粉碎深翻还田能增加细菌、真菌、放线菌的数量，且不同秸秆粉碎还田量对土壤细菌和放线菌数量均有不同程度的提高;而真菌与之不同，只有部分还田量增加了其数量。秸秆粉碎还田能够显著提高土壤MBC和MBN含量。进一步研究发现秸秆粉碎还田不施肥和施肥两种处理均能提高土壤MBN含量，两者没有显著性差异;仅施肥而秸秆未还田对于提高土壤MBN含量的效果微乎其微，说明秸秆还田是提高土壤MBN含量的核心因素。粉碎还田还能增加革兰氏阳性菌和真菌的生物量，改变微生物群落组成。
1. 3生物质炭还田
施用生物炭显著增加了土壤三大微生物类群的数量，其增幅随生物炭用量的增加而增大。研究发现，施用有机肥显著增加了土壤MBC和MBN含量，土壤微生物量有明显的季节变化，其中，播种前期土壤微生物量最高。施用生物炭增加了土壤MBC、MBN含量和总PLFA，并使微生物群落向细菌和放线菌转移。随着生物炭施用量的增加，效果更明显，说明添加生物炭可以加速微生物的生长繁殖。
2. 1免耕覆盖还田
从耕作方式角度来说，免耕处理土壤脲酶、碱性磷酸酶、脱氢酶和转化酶活性大于常规耕作处理;而从秸秆是否还田角度来说，秸秆还田处理更高;其中，酶活性以免耕+秸秆还田处理最高。研究发现，在豌豆生长季节，脱氢酶和蛋白酶活性随时间的延长而显著增加，在黄酮类化合物和秸秆覆盖的影响下，脱氢酶活性显著增加。
2. 2粉碎深翻还田
玉米秸秆粉碎还田使土壤脲酶、磷酸酶和转化酶活性水平提高，而且秸秆添加量越多效果越显著。玉米秸秆粉碎还田后，一方面能使葡萄糖苷酶、木糖苷酶和乙酰氨基葡萄糖酶活性增加;另一方面也能使蛋白酶和脱氢酶活性增加。与玉米秸秆相比，水稻秸秆还田也显著提高了脲酶活性;但与之不同的是它能显著提高过氧化氢酶和蔗糖酶活性。其中在氮磷钾含量相同条件下，水稻秸秆粉碎还田对土壤蔗糖酶和蛋白酶活性的影响高于秸秆炭化处理，水稻秸秆粉碎还田后土壤中高度富集的多种纤维素真菌属可能会产生大量新的纤维素分解酶。
2. 3生物质炭还田
研究发现小麦秸秆和小麦秸秆生物炭两处理间转化酶和碱性磷酸酶活性无显著差异，但生物炭还田的脲酶活性大于秸秆还田，这说明相比小麦秸秆直接还田，秸秆炭化还田能够促进土壤氮素的转化。并且施用小麦秸秆生物炭能显著增加脱氢酶和碱性磷酸酶活性，降低葡萄糖苷酶活性。玉米秸秆生物炭配施氮磷钾肥能够提高石灰性土壤碳、氮循环酶活性。施用生物炭对于提高土壤过氧化氢酶、脲酶和玉米收获后碱性磷酸酶活性有显著效果，但没能显著提高蔗糖酶和小麦季碱性磷酸酶活性。生物炭还能提高与氮和磷等矿质元素利用有关的土壤酶活性，降低与土壤碳矿化或与其他生态学过程相关的土壤酶活性。
3、不同秸秆还田方式对土壤微生物群落的影响
3. 1秸秆粉碎还田
土壤微生物多样性是指微生物群落种内和种间差异，是维持环境管理和评价土壤质量的基础，主要包括物种多样性、遗传多样性及生态多样性。其中，土壤微生物多样性最直观的表现形式是物种多样性，主要为土壤微生物丰富度和均一性。研究发现，连续多年玉米秸秆粉碎还田对于土壤细菌群落有一定程度的影响。添加玉米秸秆后，砂壤土土壤微生物的丰富度和多样性有所下降，对变形杆菌、厚壁菌门和真菌子囊菌群有刺激作用。在玉米秸秆粉碎堆肥的不同阶段，细菌群落也不同。整个过程中优势门为厚壁菌门、变形杆菌门、拟杆菌门和放线菌门，优势菌门的相对丰度随时间变化显著。
3. 2免耕覆盖还田
研究发现秸秆还田能显著提高玉米根际土壤细菌的多样性与丰富度指数。秸秆覆盖还田对根际微生物群落组成和植物生长有一定的影响。平整地膜覆盖和平整秸秆覆盖均能显著增加土壤真菌多样性，真菌群落组成主要取决于土壤温度和铵态氮含量，说明这些处理为真菌提供了最适宜的生长环境。在免耕覆盖条件下，土壤大团聚体主要通过影响土壤水分和曝气，可能导致微生物群落向更多的真菌和厌氧菌转移，从而有效促进土壤有机碳的积累。在干旱盐碱地上，将秸秆埋层与地膜覆盖相结合，可以有效地减轻土壤盐分胁迫对微生物群落的影响，提高作物产量。
3. 3生物质炭还田
生物炭还田作为秸秆间接还田方式中最具有优势的一种还田方式，它对于土壤微生物群落结构有显著影响。添加生物炭影响堆肥过程中微生物群落结构和代谢特性，整个过程中以厚壁菌门、放线菌门和变形菌门为优势菌门，与氨基酸代谢、碳水化合物代谢和能量代谢相关的细菌基因丰度也随着生物炭的添加而增加。秸秆堆肥各阶段细菌群落结构和组成存在显著差异，拟杆菌门和变形杆菌门是各阶段中数量最多的门，随着堆肥时间的推进，细菌群落多样性逐渐下降。
4、不同秸秆还田方式对土壤微生物群落功能的影响
平均颜色变化率 (AWCD)能够显示出土壤微生物群落对碳源的利用情况，因此，土壤微生物群落的数量结构、整体活性和代谢功能特征对于AWCD值的变化有一定程度的响应，通常AWCD值越大会导致微生物活性越高。增加秸秆还田时间会使偏爱利用碳源的土壤微生物种类更加丰富，其中变化较为明显是胺类和酚酸类，但主要利用的碳源为氨基酸类、羧酸类和碳水类碳源。
秸秆粉碎还田显著增加了土壤微生物碳源的代谢功能和多样性，还可提高CO2固定代谢途径和有机酸代谢途径的基因丰度，降低二糖和寡糖代谢途径的基因丰度。土壤的氮素循环主要分为硝化作用、反硝化作用、固氮作用和铵还原过程，主要依赖硝化功能菌、反硝化功能菌、固氮微生物和硝酸盐异化还原成铵过程的功能微生物来进行。秸秆覆盖配施足够的氮磷钾肥有助于固氮细菌的生长繁殖，而且相对于不施秸秆处理，秸秆覆盖能显著增加固氮菌多样性指数及其丰度。秸秆还田配施化肥使水稻土中硝化基因群落结构发生变化，提高硝化功能菌的丰度。并且，随着含水量增加，功能基因丰度也会增加。水稻秸秆生物炭的加入增加了甲氧基还原菌和甲氧基细菌的相对丰度，因此，生物炭一直在增加细菌的多样性。
5、微生物对秸秆降解的影响
秸秆还田对土壤微生物有显著的影响，与此同时，微生物也会影响秸秆的降解。秸秆的主要组成成分中，纤维素含量占30%-35%，半纤维素含量占25%-30%，木质素含量占20%-25%，这些成分需要依靠微生物来进行降解。降解秸秆的微生物的种类有真菌、细菌和放线菌，一般来说，真菌的降解速率远高于细菌和放线菌。最初降解秸秆的微生物主要为白腐真菌和无芽孢细菌，它们能够降解一些易水解物质;随后活动的主要为芽孢细菌和纤维素分解细菌;最后则以某些真菌、放线菌以及变形菌类群为主。其中对于降解木质素的微生物，研究最多的为木腐菌属的白腐菌。霉菌是主要降解纤维素的微生物，包括黑曲霉、木霉以及青霉等。总之，微生物的种类、数量以及分布的不同均对秸秆降解有着显著的影响。因此，秸秆与微生物之间是相互影响的。
