與土壤相關的PAM應用主要分為兩種類型。陽離子PAM用作農田保水劑。另一種是陰離子PAM作為土壤改良劑在控制土壤侵蝕和防止水土流失方面發揮著重要作用。PAM能顯著改善土壤結構，增加大團聚體數量，降低土壤容重，提高滲透率，增加土壤的含水量，從而提高土壤的抗蝕能力和作物產量。總的來說，土壤改良劑聚丙烯酰胺具有保土、保水、保肥和增產的四大效果。

1. PAM的作用機理及影響因素

PAM對土壤的改良主要通過土壤對聚合物的吸收實現。陰離子PAM帶有與土壤表面相同的負電荷，本應與土壤顆粒相斥，但它卻能夠通過陽離子橋的作用與土壤結合。土壤中的二價陽離子（如Ca2?）可以分別結合土壤顆粒表面和陰離子PAM的負相，形成陽離子橋，即PAM-Ca2?-土壤顆粒。土壤顆粒對PAM的吸收程度取決于PAM和土壤的性質。通常，主要的影響因素有PAM的分子量、離子度以及土壤中陽離子的含量。

1.1 PAM分子量的影響

分子量較大的聚合物在分散土壤細粒間的橋鍵作用和在團粒外表面形成保護網的作用較強，因此在水土保持方面的效果比分子量低的聚合物好。但分子量過高，分子不易在土層中擴散和對流，限制改良土層深度，并容易在土壤表面形成高分子膠結土壤的膜狀薄層，反而減弱土壤的滲透性。因此建議根據不同土質選擇適合分子量的PAM。一般來說，砂土通常選擇高分子量PAM（18mg/mol），而質地較密實的壤土可以選擇分子量較低的PAM（6mg/mol）。

1.2 PAM離子度的影響

在PAM分子量相同的情況下，離子度是影響陽離子橋形成的重要因素。高離子度會引起聚合物分子之間的相互排斥，使聚合物分子鏈互相纏繞，降低土粒對其的吸收程度。具有一定陰離子度是PAM能被土粒吸收的前提，實際采用的是離子度20%-30%的PAM。

1.3 土壤中陽離子的影響

通常，聚丙烯酰胺在自來水介質中施用，對土壤的*終滲透率、累積滲透率和流失量的改善程度都優于在去離子水介質中施用。這是因為多價金屬陽離子能影響聚合物分子和分散土粒間的吸附作用。由于靜電排斥，陰離子聚合物分子很難在負電性的分散土粒表面吸附，改良土壤的作用不明顯。多價金屬陽離子在兩者之間形成橋狀化學鍵，促進了陰離子聚合物分子的吸附。

2. PAM對土壤物理性狀的影響

土壤顆粒對PAM的吸收有效改善了土壤的物理性狀，增加土壤水穩性團粒數目、降低土壤容重、提高滲透性和孔隙度，提高土壤的水分含量，維持良好的土壤結構。

2.1 容重

隨著PAM施用量的增加，土壤容重呈下降趨勢。當PAM施用量從0.010%增至0.200%時，實驗室中赤紅壤容重比未加入PAM（對照）時減少0.25-0.26g/cm3；當PAM用量為0.75-1.25g/cm2時可使陜西田間重壤土容重平均下降0.068g/cm。

2.2 孔隙度

隨著PAM的增加，田間試驗的土壤毛管孔隙度和總孔隙度都呈上升趨勢，但實驗室試驗的土壤凋萎系數增幅不大。

2.3 土壤結構

施用濃度為0.025-0.050%的PAM，赤紅壤的水穩性團粒含量比對照增加了29.74%-39.78%；當PAM用量為0.25-1.25g/cm時團聚體總量（>0.25mm）平均增加30.2%，從而起到疏松土壤、減緩土壤水分蒸發、調節土壤水肥氣狀況的作用。

2.4 水分

施加濃度為0.025%-0.050%的PAM，土壤的毛管水量比對照增加3.7%-18.6%，表層土水分百分含量增加3.0%-11.6%。在黃潮土中施入PAM，在0-80kPa吸力范圍內土壤持水量隨聚合物用量的增加而增大，同時增加了有效水含量。對砂土進行的試驗表明，施用聚丙烯酰胺可以縮短水分滲入土壤的時間、加速水分滲入土壤的速度、減少土壤水分滲出量、抑制土壤水分蒸發。因此耕種幫建議在田間施用聚丙烯酰胺有助于減少降雨后的地面徑流和深層滲漏、增強土壤的持水能力和保水性能。施用聚丙烯酰胺還可以減緩土壤密度的增大、避免土壤緊實板硬、從而保持土壤良好疏松結構、這將有助于作物生長發育。

2.5 滲透性

在PAM施用量從0.010%增至0.200%時，土壤的滲透系數比對照增加1.07-5.35×10?1em/s。三種離子度（20%、30%、40%）、三種分子量（6、12、18mg/mol）的PAM對三種質地的土壤（砂土、壤土、黏土）作用的滲透率變化得出離子度20%-30%時、不同分子量的PAM對不同質地的土壤均有很好的效果、平均可以提高這些土壤的滲透率3-5倍。

3. PAM的保土、保水、保肥、增產作用

PAM通過對土壤結構的改善、增加土壤水穩性團粒數量、增強土壤透氣、滲透性能、減少地表徑流、有效地增強了土壤的抗蝕能力、使PAM處理過的土壤具有很好的保水、保土、保肥、增產作用。

3.1 保土

PAM處理過的土壤表面緊密結構和較高團聚體穩定性有效抑制土粒分散、有效防止土壤侵蝕。

3.2 保水

PAM具有很好的保水效果、在玉米生育期的不同測定時間段內、PAM處理過的土壤在較長時間內保持較高的水分含量、且隨濃度增加其保水效果增強。在PAM施用后一個汛期內、多保蓄雨水153m /km2、相當于一次37.5mm降雨。

3.3 保肥

無論是在土壤中吸附肥料還是在淋溶過程中，PAM都表現出了其*的保肥效果。經過農田灌溉實驗證明，引入PAM可以顯著降低徑流帶走的營養素，其中總磷（84%），氮素（83%），BOD（72%），這有助于有效預防土壤營養的流失。此外，使用PAM還能顯著減少土壤中有機質、速效氮、速效磷和速效鉀的流失，其保肥效率在某些情況下能夠超過80%。

3.4 增產

關于增產方面的效果，PAM同樣表現突出。當PAM的濃度達到0.75-1.25g/cm3時，玉米的產量可以提高11.7%-18.3%。實際田間施用PAM后的數據顯示，產量增幅介于5%-10%之間。這些數據表明，PAM不僅能幫助土壤保持其營養成分，還能促進作物生長，提高農業產出。