我国是传统农业大国，从20世纪80年代开始，化肥的大量施用，带动了作物产量的大幅度提升，为我国农业生产和粮食安全作出了突出贡献。但随着化肥施用量的逐年加大，我国迅速成为世界化肥消费大国，在占世界7%的耕地上消耗了全球近1/3的化肥量。2013年我国农用化肥施用量5.912×107 t，农作物亩均化肥用量21.9 kg，远高于世界平均水平（每亩8 kg），是美国的2.6倍，欧盟的2.5倍。过量施肥和农药使用导致土壤质量下降、农作物病虫害增加、化肥利用率下降、农产品质量下降，农业面源污染已成为我国环境污染的重要组成部分。
1.生物刺激剂
寻找新型的传统化肥替代品、提高化肥使用效率及保护生态环境是亟待解决的重大问题。生物刺激剂是具有调控植物生长作用的成分和（或）微生物的统称，用于农业生产，可改善土壤理化性质与群落微生物，能促进作物的代谢与生长，增强对营养物质的吸收和利用，提升作物抗逆能力及提高作物产量与产品品质。
微藻体内具有结构新颖、功能独特的天然活性物质，是制备新型生物刺激剂的理想来源。微藻用于环境治理的同时，可获得足量的微藻生物质来制备生物刺激剂，从而达到治理环境、降低成本及提质增效的目的。微藻已经成为新型强效生物刺激剂制备的理想来源。
2.微藻源生物刺激剂
（1）微藻源生物刺激剂（MSBS）是来源于微藻的具有调控植物生长作用的成分和（或）富含微藻活细胞的一类新型生物刺激剂。微藻源生物刺激剂兼具微藻功能性肥料与微藻生物农药的双重属性。与传统功能性肥料或生物农药相比，微藻源生物刺激剂不但具有肥料与农药功效，更重要的是能促进作物代谢与生长，更有效吸收营养物质和提高抗逆能力。同时还能改善土壤理化性质与群落微生物，提高作物产量与产品品质。因此，在使用过程要注意区分微藻功能性肥料、微藻生物农药及微藻源生物刺激剂。
（2）微藻源生物刺激剂包括全藻细胞和微藻源天然活性物质。尽管微藻种类繁多、形态各异，但从全藻细胞的角度出发，并不是所有微藻种都适合开发生物刺激剂。可开发生物刺激剂的藻种是一类能在土壤中存活繁殖，并且可合成单一或多种功效成分的种类。
基于全藻细胞制备生物刺激剂的优势在于微藻可存活且具有活性。有研究报道，微藻可合成与高等植物激素类似的物质以及分泌对周围环境作出应答的物质。如多酚化合物和抗生素类，可刺激植物体内非特异性活性因子的产生、调节内源激素的平衡；一些次生代谢产物也具有同种功效。对于微藻源生物刺激剂的功效，藻株性能发挥了至关重要的作用。
用于培土期，播种前，播种后，苗期，以及植物各生长时期的灌溉，以活的生命体形式注入到土壤中，可通过其生命周期和自身代谢活动促进植物生长。采用与水一起灌溉的方式，在作物根系部位形成藻-作物互作体系。这种方式具有制备成本低、方便易行的优点，但同时对藻种活力有较高要求，保存及运输成本较高。