本研究于2010-2011年在中国农科院农田灌溉研究所商丘国家生态系统野外观测与研究试验站保护性耕作定位试验田内进行,以冬小麦-夏玉米一体化一年两熟种植方式为研究对象。全生育期不进行灌溉,在自然降雨条件下,以小麦矮抗58、玉米郑单958为供试作物,设置了冬小麦秸秆机械化深耕翻压还田、深松覆盖还田、免耕覆盖还田,夏玉米秸秆还田和不还田下深松、深耕、浅旋耕等不同耕作方式作处理,研究了土壤容重、土壤水分及蓄水量动态变化、以及对作物生长发育、产量、农田水分利用效率的影响,主要结果如下：1.相对于免耕处理,深耕处理显著降低了0～40cm的土壤容重,深松显著降低了20～40cm土层的土壤容重。秸秆还田处理对土壤容重的影响主要在土壤0～20cm的耕作层,对较深层次的土壤容重影响较小。不同耕作方式动土程度不同,造成土壤生物量和土壤呼吸等一系列的差异。本试验中不同耕作方式土壤呼吸夏玉米各生育时期均为深耕最高、深松次之、免耕最低。2.秸秆还田少免耕可以提高小麦、玉米整个生育时期的0～100cm土壤蓄水量,秸秆还田的方式不同,对土壤含水量的影响不同,秸秆还田处理对土壤含水量影响主要在0～20cm、20-40cm土层。秸秆还田少免耕土壤水分变化存在着时间与空间上的变异。免耕土壤上下层次间水分含量相差不大,而深耕土壤在作物苗期上层含水量低;在空间上,免耕土壤比翻耕土壤有较高的含水量。在水分充足期,深耕优于免耕和旋耕;在水分亏缺期,秸秆还田少免耕相对于深耕耕具有较好的蓄水保墒和水分供应能力。3.秸秆还田少免耕可以提高冬小麦、夏玉米在灌浆期的光合性能和光系统PSII的潜在活性和最大光化学效率;增强了作物对光能的吸收和转化的能力,降低蒸腾速率,从而提高了叶片的水分利用效率。进一步改变作物的碳同化能力和干物质的积累速率,研究表明,免耕秸秆覆盖还田和深松覆盖还田对地上部的干物质积累的影响要高于翻耕。4.秸秆还田免耕和深松处理的叶面积指数(LAI)在玉米整个生长季均高于深耕,秸秆还田少免耕可以提高冬小麦、夏玉米的产量,降低作物的土壤耗水最,提高水分的利用效率,还田方式不同,对水分的利用效率不同;在冬小麦生长季,秸秆还田浅旋耕效益最好,在夏玉米生长季秸秆还田免耕效果最好。