聚丙烯酰胺在农业生产中的作用主要有以下四点：
1、保水
土壤水分是土壤的重要组成部分，它不仅是作物生长需水的主要供给源，而且是土壤内生物活动和养分转化的必要条件，且对物理性质及土壤耕作有很大影响。土壤中加入聚丙烯酰胺能显著提高土壤含水率，抵制土壤结皮形成，增加水分入渗。土壤结皮存在于土壤表层，具有密度大、孔隙小、低饱和导水率的性质，能够阻碍土壤水分入渗、增加地表径流以及妨碍种子发芽。聚丙烯酰胺可增加土壤水分入渗，即增加土壤的含水率，能够在降雨后一定时间内保持土壤的含水量。聚丙烯酰胺的覆盖率越高，土壤的含水率就越大。
对砂土进行了试验，结果表明，施用聚丙烯酰胺可以缩短水分入渗时间，提高水分入渗速率，减少土壤水分渗出量，抵制土壤水分蒸发。
研究结果表明，土壤吸力较低的阶段，随着聚丙烯酰胺施用量的增加，土壤持水量增加，作物可利用的有效水增加。聚丙烯酰胺可提高土壤含水量，并且施用量越大，土壤水分提高的幅度也越大。
试验表明，聚丙烯酰胺可有效增加土壤入渗速率、增加土壤持水力、抵制土壤水分蒸发，且聚丙烯酰胺的浓度增加，其改土的效果愈明显；但当聚丙烯酰胺浓度过高时，则会在土壤表层过度黏结土粒，反而抵制水分入渗。
也有试验表明，聚丙烯酰胺的吸水倍率与溶液中的金属盐离子浓度有关，一般呈现负相关。
2、土壤结构改良与保肥
聚丙烯酰胺在减少土壤侵蚀的同时，可有效改善土壤结构，使土壤大团聚体数目增加，使土壤总孔隙度和毛管孔隙度上升，降低土壤容重，最终使土壤颗粒和孔隙结构保持稳定。聚丙烯酰胺还显著影响土壤对肥料元素的吸附，聚丙烯酰胺通过稳定水稳性团粒结构以及对肥料元素吸附，抵制肥料元素流失，提高肥料利用率。经过聚丙烯酰胺处理后的土壤有机质、氮、磷和钾等含量会显著提高。
通过土壤吸附肥料和土壤肥料淋溶试验得出，聚丙烯酰胺可以使土壤对NH4+和NO3-的吸附分别增加30.6%-62.6%和2.5%-16.3%。
试验结果表明，在坡度为6°、10°、15°时施聚丙烯酰胺，其保肥率分别提高了80%、65%和55%。
通过田间坡地试验研究表明，坡地施用阴离子型分子量300万-400万Da的聚丙烯酰胺，可减少地表径流，提高土壤水分含量，促进土壤沉降，减少土壤侵蚀量和肥力流失。
通过室内模拟试验表明，聚丙烯酰胺处理可使土壤淋溶液中的N、P累积量分别较对照减少了42.40%、43.85%，同时随着聚丙烯酰胺浓度的增加，土壤中养分淋失进一步减少。
试验结果表明，在浓度为0.05%-0.4%，聚丙烯酰胺可促进土壤＞0.25mm水稳性团聚体的形成，并有效降低土壤团聚体分形维数，改善土壤结构。
聚丙烯酰胺对土壤结构的改良与其施用量有很大程度的关系，由表1可知，聚丙烯酰胺施用后使土壤孔隙度明显增加，但随着使用量的增加增加的幅度减慢；使用量在1.0-1.5g/m2，容重变化显著，平均减少0.09-0.11，再增加则效果不明显。
表1不同施用量的聚丙烯酰胺对土壤容重和土壤孔隙度的影响
| 聚丙烯酰胺施用量/g/m2 | 土壤容重 | 土壤孔隙率/% |
| 0.0 | 1.28 | 25.10 |
| 0.5 | 1.25 | 53.20 |
| 1.0 | 1.19 | 55.40 |
| 1.5 | 1.17 | 56.20 |
| 2.0 | 1.16 | 56.50 |
3、保温
聚丙烯酰胺施入土壤，水分被网状结构吸持，自由水减少，从而使土壤传导率降低，因此土壤的温度白天较低，夜间较高，日温差减小，利于植物生长发育。
研究表明，聚丙烯酰胺对创建土壤中粒径0.25-4.00mm的团粒结构有利，同时还可以明显提高土壤的膨胀率和土壤的保温性能。
中国农业科学院土壤肥料研究所在北京潮褐土冬小麦地地表撒施0.1%聚丙烯酰胺，发现其对5cm土层温度影响较大，地表较高、较低温度和平均温度均提高。
4、增产
聚丙烯酰胺增强了土壤的保水性和保肥性，增强了土壤的团粒结构，提高了土壤的通透性和抗旱能力，给作物的生长提供了相对优越的条件，显著促进作物生长发育并提高了作物产量。
随灌溉向地表撒施20kg/hm2的聚丙烯酰胺，小麦产量提高了9.0%。
试验结果表明，施用聚丙烯酰胺可促使莴苣、大麦干物质质量提高，较高处理较对照增产4倍，水分利用率增长了3倍。
在马铃薯地施加聚丙烯酰胺，增加了马铃薯块茎，产量提高了7.6%～2.5%。
试验表明，玉米生育期间浅层土壤贮水量随聚丙烯酰胺的使用量增加而提高；玉米叶片光合速率、茎叶生物量、根系生物量、果穗生物量、茎杆粗度、籽粒产量、干粒重也随聚丙烯酰胺施用量的增加而提高；从播种到成熟期，玉米耗水量减少，水分利用效率、水分产出率较显著提高。
研究表明，聚丙烯酰胺在黄土地旱作农业中应用，具有提高经济效益的作用，为聚丙烯酰胺大面积推广提供了条件。
