玉米秸秆含有丰富的氮、磷、钾、钙、镁等多种营养元素和有机质，其中含氮量为0.61％，含磷量为0.27％，含钾量为2.28％，有机质含量达15%左右。1250公斤鲜玉米秸秆相当于4000公斤土杂肥的有机质含量，氮磷钾含量相当于6.9公斤尿素、10公斤磷酸钙和7.65公斤硫酸钾。
秸秆还田后经过微生物作用形成的腐植酸与土壤中的钙、镁粘结成腐植酸钙和腐植酸镁，使土壤形成大量的水稳性团粒结构，从而降低土壤容重，增加总孔隙度，改善土壤物理性状。
玉米秸秆含有大量的化学能，作为土壤微生物生命活动的能源，增强各种微生物的活性，包括加强呼吸、纤维分解、氨化及硝化作用。此外，玉米秸秆分解过程中释放的二氧化碳提高了土壤表层的二氧化碳浓度，有助于加速近地面叶片的光合作用。
玉米免耕栽培秸秆还田不仅改善了土壤的理化性状，增加了有机质和养分含量，还能减少土壤水分蒸发，涵养土壤水分，提高土壤的保水保肥能力，从而带来增产效益和生态效益。
