稻麦轮作制度是我国长江流域重要的种植制度之一,其稻茬麦是我国小麦生产中的重要部分。然而,由于连年水旱交替以及旋耕机浅旋作业,水稻土耕作层深度逐渐变浅,土壤结构逐渐恶化,导致土壤整体质量下降,不利于小麦根系下扎并吸收深层土壤的养分和水分,大大限制了稻茬麦的生产。深松利用深松铲犁底层,加深耕层但不翻转土壤,降低土壤容重和紧实度,从而有效地促进水肥的下渗及作物根系整体下扎,提高作物产量。然而,目前关于深松对土壤、作物效益的研究主要集中于旱作区土壤及作物,对水稻土土壤及稻茬麦的深松效益研究很少见报道。因此,本文全面描述水稻土土壤物理性质,探索水稻土深松耕作时的能量投入及对土壤的扰动效果,研究深松对小麦生育期内的土壤物理性质、根系生长及最终产量方面的影响,全面评价水稻土深松在阻力投入、土壤物理性质、小麦根系生长及最终产量方面的效应,为稻麦轮作区水稻土深松机具合理设计、采用适宜深松耕作技术、建立合理的土壤管理方式提供理论依据。研究结果如下:1、水稻土土壤物理性质受到长期水旱交替及浅旋作业等影响,水稻土土壤耕层十分浅薄,大致处于0～12 cm深度范围,犁底层处于12～22 cm深度范围,22 cm以下为渗育层;相比旱作土壤,水稻土土壤耕作层较为浅薄,整体土壤容重较大,水稻土 0～40 cm 土层的平均土壤容重要比旱作土高出0.1 g/cm3;随着深度的不断增大,各项土壤物理参数呈现出“平缓一骤变一平缓”的变化趋势;土壤容重、紧实度、内聚力在犁底层处急剧增大,孔隙度急剧减小,从而造成土壤蓄水能力下降,含水率急剧降低,22 cm以下则整体维持在高容重、高紧实度、高内聚力、低孔隙度、低含水率的水平,不利于根系下扎及作物生长,且坚硬土壤难以破碎,增加机械耕作难度,机具耕作时需要投入较多的能量。2、水稻土深松耕作阻力在水稻土土壤条件下,凿形深松铲相较于掌形铲、双翼铲具有耕作阻力小、比阻小的优点,能够获得最佳的耕作能效,是水稻土土壤深松较为适宜的深松铲形,;深松耕作阻力随着耕作深度的增长呈二阶函数式增长,当耕作深度不超过20 cm时,整体深松耕作阻力较低,耕作比阻小,耕作能效较高。但耕作深度超过20 cm后,深松耕作阻力大幅上升,耕作比阻急剧增大,深松耕作能效大大降低;由于不同土层土壤结构的变化,不同土层土壤破碎所需的深松耕作能量投入有所不同。当土层深度小于20 cm时,对每10 cm厚的土壤进行切削时,深松阻力相对较小。但当土层深度超过20 cm后,对每10 cm厚土层切削时的深松阻力则大幅上升。3、水稻土深松土壤扰动效果深松铲对土壤扰动的剧烈程度随着耕作深度的变化而变化,总体呈现出“先增大后减小”的趋势;在土层深度20cm内,深松铲耕作深度增大的过程中,土壤扰动量逐渐增大,破碎体尺度增大,地表隆起、开裂以及纵向起伏程度加剧,整体扰动程度增大;当耕深超过20 cm后,深松铲更多部分处于临界深度(15 cm左右深度处)下方,土壤扰动量变少,破碎体尺度减小,地表隆起、开裂以及纵向起伏程度减弱,整体扰动程度下降;因此在仅考虑耕作能效和土壤扰动程度的前提下,综合考虑水稻土土壤物理性质、深松耕作阻力的研究结果,水稻土深松耕作以使用凿形深松铲为最佳,深松铲耕作深度以20cm为最佳,此时土壤扰动量最大,耕作比阻处于相对较低水平,耕作能效最佳,且满足“打破犁底层以及疏松耕作层以下5～15 cm”的技术要求。4、不同耕作方式对小麦生育期土壤物理性质影响深松相比常规耕作和免耕,两季小麦生育期内平均土壤容重依次降低0.04 g/cm3、0.11 g/Cm3,降幅依次为3.0%、7.8%;平均土壤含水率依次提高3.08%、2.61%,增幅依次为11.1%、9.3%。平均土壤持水量依次提高1.77%、2.79%,增幅依次为5.5%、8.9%;相比常规旋耕与免耕处理,深松耕作方式可以更有效地打破坚硬犁底层,降低小麦生育时期内的平均土壤容重,提高了土壤接纳降水、蓄水保墒的能力,尤其对底层10～20cm 土层土壤的容重降低、蓄水能力提高的作用效果更为显著,从而创造出良好的适合作物根系生长的土壤环境。5、不同耕作方式对小麦根系分布和最终产量影响深松处理能够促进小麦根系生长及整体下扎程度,加深根系生长空间,增加根系总量。免耕、常规旋耕处理的作物根系分布于0～25 cm 土层,而深松耕作处理的作物根系则分布于0～35 cm的土层范围。相比免耕和常规旋耕,深松根系总量依次提高18.3%、19.4%,且整体提高表层以下(10cm以下)小麦根系的数量分布百分比,有利于小麦吸收底层土壤水肥,促进小麦整体生长发育,增强抵御自然灾害、病虫害及抗倒扶能力。深松处理相比免耕和常规旋耕两季平均产量依次增产211.40 kg/hm2、604.19kg/hm2,增幅依次为3.9%、12.0%,是稻麦轮作区小麦种植的较佳耕作措施。