我国的水稻土分布很广,占全国耕地面积的1/5。稻麦轮作是南方水稻土的普遍种植制度,该制度需要对水稻收获后的板结土壤进行适当的旋耕处理,以利于小麦种植。本文一方面通过测定旋耕扭矩来明确旋耕机在水稻土条件下的动态性能；另一方面将旋耕机耕作获得的不同土壤破碎与小麦生长相结合,为水稻土条件下的小麦增产增收提供理论依据。本文首先构建了旋耕扭矩测试系统,包括测试系统的整体设计方案,扭矩传感器的制作,硬件和Labview软件的选择,测试系统主要实现刀辊转速的测量和旋耕扭矩数据的采集。在户外开展旋耕机田间扭矩测试实验,主要是针对秋季稻茬田和春季麦茬田,通过改变旋耕机的前进速度,刀辊转速和耕深来获得不同工况下的扭矩以及不同土壤状态下的旋耕土壤破碎,实验结果表明扭矩的大小和土壤的破碎度与旋耕机选择的工作参数和土壤的物理状态有明显的关系。为进一步研究水稻土条件下的旋耕机性能和旋耕机的能耗问题提供了理论依据。通过旋耕机的单刀实验描述了旋耕扭矩的产生过程,旋耕扭矩并不是通过旋耕刀入土角度的简单叠加,需要考虑刀具与刀具之间的相互影响。小麦响应研究主要分析了不同土壤破碎度下小麦根系的动态变化过程,通过Pro/E软件从二维和三维方面分析了小麦根系的几何拓扑结构,分形维数和分形丰度随着小麦的生长呈上升趋势。通过比较二维和三维的分形情况,发现三维分形维数和三维分形丰度的变化范围都大于二维的,因此否定了二维分形可以代替三维分形的这种说法。对于不同土壤耕作破碎与小麦生长之间的关系本文提供了一组描述指标,运用Pro/E软件的造型功能对实测小麦根系的空间坐标数据进行3D重构,计算表征小麦根系与土壤结构关系的指标,进而使用这些指标分析比较旋耕和免耕两种耕作处理下的根土关系动态变化。运用这些指标可以对耕作引起的土壤破碎与小麦根系关系的动力学演变过程进行跟踪和定量,从而有利于阐释不同土壤破碎度及小麦生长的相关机制。