以免耕为代表的保护性耕作被视为能够促进土壤团聚性,改善孔隙分布和持水性能的有效措施,但该措施下如何定量研究土壤结构变化尚不够深入。本研究基于我国黄土高原干旱区长期耕作定位试验,选取三种耕作方式,包括传统翻耕(CK)、浅松秸秆覆盖(ST)和免耕秸秆覆盖(NT),通过分析土壤基本理化性状、团聚体分布和稳定性以及CT扫描方法定量分析耕作层(0-20 cm)土壤结构特征。研究内容及相关测定方法如下:(1)采用定水头法测定土壤饱和导水率,沙箱法测定土壤充气孔隙度,烘干法测定土壤容重,进而计算得出土壤总孔隙度;(2)土壤各级团聚体含量的测定采用湿筛法,并用平均当量直径和土壤大团聚体占比来衡量团聚体稳定性;(3)土壤孔隙三维结构利用Image J软件处理,相关孔隙参数(各向异性、分形维数、连通度、平均孔径、最大孔径等)的提取均在插件Bone J中实现。主要研究结果如下:(1)NT和ST处理显著提高了0-10 cm土层中的饱和导水率,在10-20 cm土层中,ST处理显著提高了总孔隙度,NT处理显著增加了充气孔隙度,表明NT处理改善了耕层土壤物理性状,提升了耕层土壤的通气和透水性;(2)NT处理能够显著提高0-10 cm土层深度中土壤大团聚体含量及团聚体稳定性,表明耕作方式是影响0-10 cm土层中土壤大团聚体含量及团聚体稳定性的关键因素;(3)长期免耕显著提高了0-10 cm土层中孔隙连通性,降低孔隙分形维数,改善了孔隙形态;此外,在10-20 cm土层中,NT处理增加了生物性大孔隙和平均孔径,显著提高了大孔隙度。(4)土壤容重、大孔隙度、孔隙连通度、大团聚体占比和团聚体平均当量直径等结构参数之间相互影响,需要综合多种参数定量分析土壤结构状况。总之,本研究表明实施免耕处理对耕层土壤(尤其是0-10 cm)中基本物理特性、土壤团聚状况和孔隙状况均有不同程度的改善,有助于改善土壤结构以及土壤质量状况。