明代已把积肥列为农家的头等大事，并认为一切残渣废物都是好肥料。如《月令广义》指出：“田家首务，在于积粪。积粪之方不一，自人粪、六畜粪及尘埃粪、杂物浸渍臭泥及各草木叶皆是粪也。”广泛使用无机肥料是明代的一大特点，《月令广义》提到：“种茄子时，初见根处，掏硫磺一钱，以泥培之，结子多而倍大”。“山阴会稽有田，灌盐卤或壅盐草灰，不然不茂”。开始把硫磺、砒、黑矾、卤水等用作肥料。绿肥和农产品加工的副产品也是当时的主要肥料，其中有棉籽饼、脂麻饼、豆饼、桕饼、麻饼、楂饼，还有酒糟、糖渣、豆渣、果子油渣、青靛渣、小麻油渣等。制造堆肥的方法多种多样，如袁黄《宝坻劝农书》记载：“有踏粪法、有窖粪法、有蒸粪法、有酿粪法、有煨粪法、有煮粪法……”
明代继宋、元之后在施肥方面已具有较系统的经验和理解。首先，认识到肥料是决定作物产量的重要因素，从而概括出了“惜粪如惜金”，“粪田胜如买田”的农谚。第二，《农政全书》指出举凡落叶腐草、沟泥和豆苗绿肥等皆能做肥料，改良土质，并有利于作物根系的生长，从而加强作物抗风兼耐水、旱的能力。并特别强调施用生泥对于冷浆田的好处。这是明人的又一宝贵见解。第三，袁黄《宝坻劝农书》指出，对不同土壤要用不同肥料来加以改良，如用灰和浮沙改良紧土，用河泥改良缓土，用焚草和石灰改良寒土等等。第四，《宝坻劝农书》还指出，基肥能改良土壤，追肥有滋苗的作用，说：“化土则用粪于先，而瘠者以肥；滋苗则用粪于后，徒使苗枝畅茂而实不繁。”第五，认识到施肥量“多寡量田肥瘠”；施肥还必须与深耕相结合，以避免肥料集中于土表而遭致流失或引起作物徒长。
除施肥改土的方法外，还有通过耕作来改良土壤。在明代值得注意的，一是盐碱地的改良和利用。在我国历史上早就不乏化斥卤为良田的事例，但到明代以后，生齿日繁，农民千方百计地找地种，盐碱地改良利用的意义就不同于过去了。如位于海河流域的曲周县农民为了求生，总结了多年探索的经验，采取了一些办法来改良和利用盐碱地：（1）赶盐，在有水利条件的地方，用水冲刷，把盐赶走；（2）压盐，在田里打围埝，蓄存雨水，用来压盐下沉；（3）躲盐，通过耕作，切断土壤毛细管作用，减少蒸发，并施用有机肥来改善土壤结构，设法尽可能避开盐碱之害；（4）挑沟筑岸，用造田来改良利用滨海盐碱地。还有就是分布在以今兰州为中心的陇中地区的石砂田，也源于明代。它是一种独特的改良利用土地的创造。砂田建设，是先将土地深耕，施足底肥，耙平，墩实，然后在土面上铺上粗砂石和卵石或片石的混合体。每铺一次可有效利用三十年左右。以后再重新起砂、铺砂，实行更新。因砂石覆盖具有增温、保墒、保土、压碱的综合性能，所以砂田产量超过一般田地百分之十至五十。