耕作层和耕作层以下都是作物生长所需水分和养分的重要来源,而耕作层以下土壤性质的变化相对被较少关注。探讨长期旋耕转变为其他耕作方式（免耕、深松和翻耕）对不同层次土壤质量的影响,对辽西半干旱区农业的可持续发展具有重要意义。本研究基于耕作与秸秆还田长期定位试验（2016年开始）,在2020年秋季,通过采集8个处理,即4种耕作方式（免耕、旋耕、深松和翻耕）和2种还田方式（秸秆清茬和还田）,0-5、5-10、10-20、20-30、30-40和40-60cm土壤样品,测定5种土壤物理、7种化学和4种生物学指标,探讨不同耕作与秸秆还田方式对不同层次土壤性质的影响,各个影响因素对土壤性质的影响程度,并评价不同处理对不同层次土壤健康状况的影响。主要结果如下:1.免耕显著改善了表层0-5cm和5-10cm的土壤性质。在物理性质方面,与其他耕作相比,免耕提高大团聚体比例（25-42%）,虽然土壤容重增加19-32%,但田间持水量和有效水容量分别平均增加12%和22%;在化学和生物学性质方面,免耕提高了表层速效氮、磷和钾养分含量,有机质含量平均增加30%,表层微生物量碳和氮分别平均增加150%和80%。与免耕、旋耕和翻耕相比,深松显著改善20-40cm的土壤物理性质,在20-30cm中土壤容重降低10-19%,充气孔隙度增加17-40%,在20-40cm中有效水容量增加3-14%;在40-60cm,各个指标整体差异不显著。2.不同耕作方式下进行秸秆还田与秸秆清茬相比,大部分土壤性质有所改善,但不同处理之间影响不同。免耕秸秆还田与清茬相比,表层0-5cm和5-10cm中土壤大团聚体比例分别增加25%和32%,土壤持水能力分别提高2%和4%,速效氮磷钾养分含量分别增加33-70%和28-66%,微生物量碳、氮含量增加45-51%和23-40%,而旋耕、深松和翻耕条件下秸秆还田与清茬相比,以上指标在0-5cm和5-10cm土层中仅增加2-13%和2-5%、0.2-1%和0.5-3%、17-63%和4-41%、0.2-36%和34-36%。在其余层次中,免耕秸秆还田与清茬相比,土壤性质的改善效果与旋耕、深松和翻耕条件下秸秆还田与清茬相比差异逐渐减小至差异不显著。3.耕作方式和土层深度的交互作用显著影响（P＜0.001）土壤性质,耕作方式、秸秆还田和土层深度之间的交互作用对物理指标影响最大,其次是生物指标和化学指标。土壤健康评价结果表明:在0-20cm中免耕秸秆还田健康分数较高;在20-40cm中深松秸秆还田分数较高;在40-60cm中,不同处理之间分数差异不显著。4.免耕秸秆还田显著提高了玉米产量及产量稳定性。与其它处理相比,免耕秸秆还田在丰水年玉米产量增加8-11%,干旱年增加4-18%,大旱年增加42-151%,玉米产量稳定性提高38-144%。而免耕秸秆清茬处理的产量与其它耕作方式相近,甚至有所降低。综上所述,在辽西半干旱区,短期转变为免耕秸秆覆盖模式显著改善了表层土壤性质,提高了玉米产量和稳定性,而转变为深松模式改善了部分深层次土壤性质,虽有增产,但效果有限。