为明确保护性耕作措施在高强度劳作、水-旱轮作农田系统中的可行性和重要性,2007年在湖北省粮食主产区开展双季稻-冬油菜定位试验,研究耕作措施、秸秆还田方式对作物生产力、养分循环以及土壤肥力的影响。连续7年结果显示,传统翻耕和免耕处理对作物产量没有显著影响,但秸秆还田(翻压/覆盖)均能显著提高作物产量,水稻平均增产幅度为6.2%~8.5%;油菜籽的增产效果最为明显,与不还田相比,翻耕还田和覆盖还田处理的油菜籽平均增幅可达14.2%和14.0%。作物养分吸收量动态结果表明,充足的氮、磷、钾肥供应可以满足作物对养分的强烈需求,而连续秸秆还田显著提高了早稻、晚稻和冬油菜的氮、钾养分累积量,表现在产量水平和各部位养分含量的同步提高。从农田养分表观平衡结果来看,在秸秆不还田、免耕或者翻耕条件下,氮素盈余量年均为165 kg/hm~2,磷素和钾素基本平衡;秸秆还田后,翻耕或者免耕处理的氮、磷、钾盈余量均明显提高,尤其是钾素可达308 kg/hm~2,其次是氮素平均为276 kg/hm~2。农田耕层(0~20 cm)土壤养分结果显示,在试验初期土壤全氮含量和有效磷含量受秸秆还田的影响较小,但随着还田年限的增加,土壤全氮含量有稳步提升的趋势,土壤有效磷含量变化不明显;土壤速效钾含量从试验初期就表现出增加的趋势,翻耕还田和免耕还田比不还田处理年平均增幅分别为31.0%和28.3%。整个试验期(2007-2014),秸秆还田也明显提高了土壤有机碳含量,特别是在免耕条件下增加幅度更为明显,红外光谱和化学分析结果表明有机碳增加的组分主要以可溶性碳、轻组有机碳和微生物量碳为主。2013-2014年度油菜收获后土壤物理性质结果表明,耕作措施对土壤容重、孔隙度等没有显著影响,秸秆翻压还田则有降低土壤容重、提高土壤含水量的趋势。总之,无论进行传统翻耕秸秆还田还是进行免耕秸秆覆盖均能提高双季稻-油菜轮作体系的生产力、起到培肥地力的积极效应;另外,随着还田年限的增加,化学钾肥用量可进行适当减少,以便充分利用秸秆钾、提高钾素在轮作体系中的利用率。