陕西关中地区拥有优越的自然及生态条件，地形平坦，土层深厚，土体疏松，雨热丰沛，适于多种作物生长。自古以来这里就是粮、棉、油、果、菜等农作物主产区域，现已成为我国重要的旱作粮食主产区。然而，自从实施土地承包制30多年以来，土地集约化经营与使用程度不断提高，农田土壤性质出现了“隐型和隐性退化问题”，土壤协调水分、温度、养分和空气的能力在下降，表现为农田抗旱性能降低，作物对灌溉和施肥的依赖程度逐年递增，水、肥利用效率逐年递减，表面上粮食连年丰产，但主要是依靠肥料、农药、种子的大量投入和灌溉量与次数的逐年递增得来的。农田土壤质量退化问题已成为制约关中农业可持续发展的主要瓶颈。关于农田土壤以酸化为主要特征的化学质量退化问题已有人给予了关注，而对土壤物理质量退化问题尚未有人问津过。通过对关中农田土壤剖面物理状态动态监测，结合田间试验等，研究土壤剖面物理状态的演变态势、退化机理与退化效应，分析了现代农田管理措施（耕作、施肥、栽培）与土壤物理质量演化的内在联系，揭示人为生产经营活动对土壤质量演化方向与过程的作用规律，为改革现代施行不合理的土壤利用及管理措施提供科学依据，为寻求“替代”传统农业技术中能维系土壤永续健康的“新技术和新产品”提供理论技术支撑，结果表明：1、关中农田土壤剖面物理质量退化特征已经非常明显，表现为亚表层（20~40cm）土壤严重紧实化。0～60cm农田土壤剖面范围内，从上到下土壤容重呈现先增大后减小的变化趋势，表层0～10cm土壤容重变化为1.34g/cm3，低于其它各土层，孔隙状况良好；而20～40cm土层容重为最大，平均值为1.67g/cm3，显著高于其它土层，接近该质地（重壤质）类别土壤的极限容重（1.70g/cm3）；农田土壤紧实度也随剖面深度的增加而增大，在作物生育期间对0～15cm、15～25cm、25～45cm土层范围内进行周年监测，其平均值分别为482KPa、1647KPa、2268KPa。亚表层土壤紧实化、坚硬化对作物产生了严重机械胁迫，影响作物根系延伸。由此可以得出，农田土壤仅表层0～10cm范围内的物理状态良好，维系着作物生长，其下亚表层土壤物理状态有着明显的退化趋势，隐蔽性很强，成为关中农田土壤物理质量“隐形退化”的重要特征。2、土壤饱和导水率决定着接纳降水和灌溉的能力。关中农田土壤饱和导水率也随着土层增加而显著减小，其中0~10、10～20、20～30、30～40、40～50、50～60cm土层饱和导水率分别为0.968、0.291、0.095、0.079、0.071、0.063mm/min，土壤剖面导水性能的差异性在一定程度上制约着农田水分入渗，同时研究表明土壤质地组成和有机质为土壤饱和导水率变化的最主要的影响因素；试验还证明，在饱和导水期间各层土壤的饱和导水率并非常数，随水分传导过程其导水率一直在递减，其中10～20cm土层饱和导水率差异显著，导水8小时后递减幅度达到42.93%，饱和导水率的稳定性较低，一定程度上加剧了农田土壤的斥水性，使得作物对于人为灌溉的依赖性再增强。3、查明耕作管理模式对土壤容重、紧实度的动态变化具有显著影响，现代施行的浅旋耕是导致土壤物理退化的主要原因。与试验前相比，深翻和深松耕处理土壤0~10cm和10~20cm处容重显著降低（P<0.05），分别为1.35g cm-3、1.47g cm-3和1.33g cm-3、1.45g cm-3，且均处于该质地类别相应的最佳标准范围，而旋耕处理土壤0~10cm和10~20cm容重有增大趋势。与深翻和深松耕处理相比，旋耕制度下土壤容重、紧实度的季节性动态变化幅度较大，土壤结构稳定性较弱，且在作物生育期大部分时间内超过作物最适生长要求范围。施行多年旋耕后适时地再采用深翻或是深松耕等传统模式，将有助于改善土壤物理性状，缓解土壤物理退化。可见连年浅旋耕是导致土壤耕层密实，土壤物理性质严重退化的原因之一；两种浅旋耕模式能有效降低耕层土壤容重，尤其是能有效地破除亚表层土壤紧实化，改善土壤通透性能。4、旋耕处理下0～20cm土壤结构的稳定性表现较差，显著影响作物根系生长。从饱和导水率的时空变化和紧实度与水分的关系就可以证实不同耕作处理下土壤的结构稳定性，从根系生长特性方面反应不同耕作处理下土壤物理质量。长期旋耕处理0～10cm和10～20cm土壤紧实度与含水量呈显著负相关，相关系数分别为-0.886、-0.854，而深翻和深松处理土壤的相关性不显著，分别为-0.605、-0.622和-0.464、-0.672，表明了旋耕处理0-20cm土壤紧实度对含水量的变化较深翻和深松处理敏感；旋耕处理0~20cm土壤饱和导水率较低，且变异幅度较大，土壤水力学稳定性较低，土壤结构性差。在一定程度上说明了旋耕处理土壤的结构性能差，对环境抵抗能力弱，呈现出气候敏感型的特性。5、旋耕农田作物根系生长状况较差，其主要表现在根系密度较小和根系活力较低两个方面。适时采用深翻和深松能够增加冬小麦生育过程中、后期根系密度，尤其是增加了深层土壤中根系的量，对于提高作物抗旱性极为有利，同时能有效地提高小麦根系活力，对延缓20~40cm小麦生育后期根系衰老有积极作用。