为适应长江中下游水旱轮作多熟制稻作区的秸秆还田与土壤耕作,降低现有组合刀辊的作业功耗和轴向负载,开展了螺旋横刀排列方式及结构参数的相关研究.根据对刀辊轴向受力的理论分析,提出平衡刀辊轴向力的初步方案,采用离散元软件模拟不同排列形式的螺旋横刀对土壤的切削过程,仿真结果表明,人字型排列方式的轴向受载稳定性与切削阻力优于锯齿型和交错型.基于人字型排列原则,重新规划旋耕刀的布局并设计配套刀盘,形成一种人字型水旱两用旋埋刀辊.为了进一步降低刀辊功耗,建立螺旋横刀切削土壤的数学模型,分析安装角与刀宽对切削阻力及秸秆埋覆效果的影响,并进行优化.为验证刀辊优化后的区域适用性及减阻效果,进行了田间试验.试验结果表明:人字型水旱两用旋埋刀辊适用于大多数水稻田的秸秆埋覆与土壤耕作,其中耕深均值为18.10 cm、耕深稳定性系数均值为92.75％、耕后单幅平整度均值为2.00 cm、秸秆埋覆率均值为92.60％,均满足设计要求.同时,在不降低秸秆埋覆率的前提下,人字型刀辊较交错型刀辊降低功耗0.34％ ～ 17.01％;50°安装角的螺旋横刀的刀辊较35°安装角螺旋横刀的刀辊降低功耗6.81％ ～ 16.46％,达到了优化目的.