带翼深松铲是一种能够通过调整翼铲位置、改变不同深度土壤扰动效果,创建良好耕层结构的深松机具,其在旱地深松作业中得到了越来越多的应用。针对带翼深松铲土壤扰动机理不明、深松后耕层结构和深松后效分析不足等问题,综合运用离散元法（DEM）、有限元法（FEM）、室内土槽试验、双环入渗试验和田间定位试验,对带翼深松铲-土壤互作关系及其后效进行了系统研究,为带翼深松铲的设计与优化提供技术依据。主要研究内容和结论如下:（1）带翼深松铲深松土壤扰动行为仿真与试验。以西北地区典型樓土为例,在确定土壤和深松铲接触模型和仿真参数的基础上,建立了带翼深松铲DEM分层耕作模型,研究了带翼深松铲深松土壤扰动行为。结果表明,翼铲主要影响其上方土壤的扰动范围和破碎程度;带翼深松铲对不同深度土壤的侧向扰动范围和破碎程度的影响由大到小依次为:耕作层、圆弧段犁底层、铲尖段犁底层。增加翼铲使圆弧段犁底层、耕作层、铲尖段犁底层土壤扰动面积分别增加47.52%、7.74%和4.59%。铲尖段和犁底层圆弧段受到的牵引阻力为带翼深松铲牵引阻力的主要来源;翼铲对犁底层圆弧段的牵引阻力的影响最大,其次为耕作层圆弧段。仿真结果与土槽试验结果基本一致,建立的DEM分层模型能够较准确地模拟带翼深松铲的耕作过程。（2）土壤粒径大小和分布对土壤-深松铲互作关系的影响。通过建立不同土壤粒径大小和不同粒径分布的离散元耕作模型,探明土壤粒径大小和粒径分布对带翼深松铲的耕作阻力和土壤扰动效果的影响,并为离散元耕作模型中土壤粒径大小和分布提供一种标定方法。随着土壤颗粒半径增加,土壤扰动面积和粘结键断裂系数整体上均呈逐渐增加趋势,水平和竖直耕作阻力整体上均逐渐减小。随着粒径分布增加,水平耕作阻力整体呈逐渐增大趋势;破土距离比、土壤扰动面积等土壤扰动效果及水平和竖直阻力均受土壤粒径大小的显著性影响,且当土壤粒径较小（≤11 mm）时土壤扰动效果的仿真值的误差较小;在较大范围的土壤颗粒半径时（5-15 mm）水平阻力仿真值的误差均较小（<13%）。当颗粒名义半径较大时,土壤粒径分布（PSD）对破土距离比等土壤扰动效果均具有显著影响（p<0.05）;不同土壤颗粒名义半径下（5-15mm）PSD对水平和竖直阻力均具有显著影响,且实时水平和竖直阻力在较大颗粒名义半径或较大粒径分布时波动范围增加。（3）深松铲翼铲关键安装参数优化仿真与试验。利用单因素试验定量解析翼铲安装参数对深松铲-土壤相互作用过程中耕作阻力和不同深度土壤扰动行为的影响。在此基础上,运用正交试验进一步探明翼铲关键安装参数及其交互作用对深松铲的耕作效率及犁耕比的影响。上倾角和安装高度对耕作效率与犁耕比均具有极显著的影响,而翼铲安装角仅对耕作效率影响显著;对于耕作效率,各因素的影响的显著性大小关系为:上倾角>安装高度>安装角;对于犁耕比,各因素的影响的显著性大小关系为:安装高度>上倾角>安装角。适当减小翼铲上倾角和安装高度、增大安装角有利于提高带翼深松铲的综合耕作性能。（4）深松铲翼铲安装高度（h）对土壤水分入渗特性的影响。基于HYDRUS构建了不同h时深松土壤水分入渗模型,研究了土壤水分入渗特性与h和时间之间的关系,揭示了h对土壤水分入渗特性的影响规律。在本试验条件下适当减小h有利于改善深松后土壤水分入渗特性。随着h减小,稳定水分入渗速率、湿润锋垂直运移距离、累积入渗量和入渗完成后10-30 cm土壤含水率整体上均呈逐渐增加趋势,不同深度土壤含水率的仿真与田间试验结果的RMSE均低于0.05,R2均高于0.95,表明建立的土壤水分入渗模型具有较好准确性。（5）深松铲翼铲安装高度对土壤物理性质和作物生长发育的影响。通过田间定位试验明晰了不同秸秆处理下深松时变化h对土壤物理性质（容重、含水率、紧实度）和小麦玉米生长发育的影响。在本试验土壤、灌溉、天气等条件下小麦和玉米关键生育期,具有较小h（≤115 mm）深松处理的小区大部分深度土壤含水率较高。随着h降低,冬小麦和夏玉米籽粒产量整体上均呈现增加的趋势,且冬小麦穗数增加、夏玉米穗粒数和穗粒重增加分别是其增产的主要原因。