我国南方水稻土的类型多、面积大、分布广,但多数土地的产出较低,其原因之一在于长期浅旋耕作导致水田耕层变浅、犁底层变厚、土壤耕性变差,常规的深松机在水稻土条件很难达到预期的土壤破碎效果。水稻土耕性不良、破碎效果差等状况为研发新型耕作技术提出了挑战,前人结合分层耕作的优势研发了分层旋耕切土机等机型,本文对分层旋耕的进行技术论证,通过对比免耕、常规旋耕与分层旋耕分别对小麦根系生长、物理性状与土壤自幂的影响,为稻茬麦增产增收提出一种新型耕作措施。本文首先通过挖掘与旋耕方式人工模拟出分层旋耕耕作、常规旋耕与免耕,通过研究耕作方式对小麦的根系抗拉强度、根系活力、根系构型、根重以及小麦产量等的影响,进而对不同的耕作措施进行评价,从实践中验证分层旋耕是否可行,对小麦根系性状以及产量较其他两种耕作方式是否有着明显的影响。结果表明:(1)经过分层旋耕后的小麦的根系性状均优于免耕与常规旋耕,其中根系抗拉强度分别提高了14.07%与-6.52%、根系条数分别增加了14.77%与10.19%、根系活力提高了16.46%与12.20%、分层旋耕后的根系下扎深度能达到280mm高于免耕与常规旋耕、根重分别增加了 68.79%与36.14%;(2)分层旋耕的小麦产量均比免耕与常规旋耕提高10.69%与15.41%。为更好、更便捷地模拟出分层旋耕耕作模式,构建了分层旋耕实验平台,将平台运用于田间试验进行真实的农田环境实现分层旋耕模式。在麦季期间对不同的土壤物理性状进行连续测试,反映出南方水稻土条件下的不同耕作措施对土壤环境的影响。实验结果表明:分层旋耕与免耕和常规旋耕相比,耕层持水量分别提高了1.47%与0.3%、土壤容重分别降低了0.11Mg/m3与0.07Mg/m3、增加了耕作层深度约1Ocm,土壤含水率分别提高了6.78%和7.04%、耕作层贯入阻力分别降低了43.19%和27.65%,孔隙度分别提高了0.05%与0.01%,并且改善了土壤三相比等。影响土壤物理性状的因素不仅包括机械耕作、作物轮作制度、土壤生物,还包括气候条件。气候条件最直接的表现是通过土壤自幂行为,改变表层土壤物理性状。本文通过对比耕作与免耕对麦季前后土壤自幂情况,从而证明耕作对自幂的影响。结果表明:麦季过后,在0-40mm表层内常规旋耕比免耕提高团聚体含量122.72%,内摩擦角降低了16.10%。