水稻是我国三大粮食作物之一,我国水稻种植面积占全国总粮食作物面积的1/4。水稻土作为我国南方地区最主要的土壤类型,在我国农业生产与粮食安全中占有重要地位。土壤结构影响着土壤水、气运动、根系生长以及土壤生物的活动。合理的耕作是创造适宜作物生长的土壤结构的主要措施之一。因此,准确认识水稻土结构的动态特征并探究其对根系生长的影响对提高水稻土肥力和水稻产量具有非常重要的意义。本研究以我国南方洞庭湖区稻油轮作水稻土为研究对象,选取旋耕和免耕两种耕作措施,通过X射线CT扫描技术定量分析了不同耕作处理下水稻土物理结构;同时,采集田间旋耕和免耕处理下的原状土样于室内进行模拟试验,通过添加蚯蚓以及种植油菜和水稻来探究土壤结构的变化及其对作物根系生长的影响。主要研究结果如下:（1）免耕处理对0～5 cm土层的土壤容重和土壤有机碳无显著影响,但免耕处理显著提高了0～10 cm土层>2 mm团聚体的含量和团聚体稳定性。不同耕作方式改变了土壤大孔隙度和孔隙大小分布,与旋耕处理相比,免耕处理增加了0～5和5～10 cm土层各个孔径范围内（>25μm）的大孔隙度,其中0～5 cm土层300～500μm孔径的大孔隙显著增加了70.5%,5～10 cm土层25～300和300～500μm孔径的大孔隙分别增加了82.8%和167.2%（P<0.05）。稻油轮作系统免耕有利于提高表层土壤团聚体稳定性和大孔隙度,改善水稻土结构状况。（2）油菜种植前,旋耕和免耕处理以0.5～2 mm孔径大孔隙为主,约占大孔隙度（>145μm）的45～50%。与旋耕相比,免耕增加了>8 mm孔径的孔隙,但旋耕处理的累积孔隙度是免耕处理的1.2倍（P<0.05）。油菜收获后,添加蚯蚓或是种植油菜均增加了土壤大孔隙度,且免耕耕作方式下添加蚯蚓显著增加了5～8 mm孔径的大孔隙度。油菜根系三维结构图显示,旋耕耕作方式下的根系主根发达侧根较少,而免耕则主根较短侧根发达,且侧根主要分布在0～15 cm土层。定量结果表明,免耕耕作方式下添加蚯蚓后油菜根系表面积、平均直径以及侧根长度均有所增加,旋耕耕作方式下添加蚯蚓油菜根系无明显变化。（3）与试验前的旋耕和免耕处理相比,水稻收获后各处理均显著提高了各个孔径的土壤大孔隙度。蚯蚓在土壤中活动范围的深度约为0～25 cm。免耕耕作下添加蚯蚓改变了水稻根系生长趋势,提高了水稻根系在25～35 cm土层的体积占比,促进了根系的下扎。此外,与未添加蚯蚓对比,免耕耕作下添加蚯蚓显著提高了水稻根系的总表面积（1.37倍）和体积（1.49倍）。结果表明,生物扰动增加了土壤大孔隙,进而促进了水稻根系的生长。