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土壤改良剂应用在节水农业中，可以起到改土、节水、保肥的作用。土壤结构改良剂可以促使分散的土壤颗粒团聚，形成团粒，增加土壤中水稳性团粒的含量和稳定性，改善通气透水性。我们来看土壤改良剂的作用机理。
土壤结构是土壤肥力的重要基础。一般认为直径10～25mm(尤其是1～4mm)的水稳性土壤结构对土壤肥力有重要意义。主要聚合物结构改良剂持有氢原子结合键数量多，并且为结合水分子所饱和，由于自由水没有键，同时结合水分子另一端的氢结合键又为黏土粒子表面的氧原子结合键对应结合，遮断结合水与自由水的结合键，这样，所形成的团粒即使为自由水浸润也不致解体，呈现了团粒经水不散的水稳性。
正因为合成土壤改良剂多为合成的高分子聚合物，能产生大量的氢原子结合键，所以能提高团粒的水稳性。也有人认为是由于土壤中的胶体和形成团粒的“骨架”与改良剂产生的聚合阴离子或聚合阳离子之间相互作用的结果。
对于土壤结构的改善土壤水分入渗有了明显的增加。研究表明，施用土壤改良剂能够显著提高土壤含水量，增加水分入渗速率，提高土壤蓄水持水能力。但并非所有土壤的入渗率在施入土壤改良剂后都能提高，有研究表明，在波涌灌溉方式下PAM溶液增加了变性土的入渗率，而对于淋溶土PAM则是降低了其入渗率，但在改善土壤结构及防止细沟侵蚀方面都有着显著的效果。
各种研究表明，施加了土壤改良剂后土壤变得疏松，土壤孔隙增多，容重下降。疏松的土壤有利于土壤中的水、气、热等交换及微生物活动，有利于土壤中养分对植物的供应，从而提高了土壤肥力。
