本文属于虚拟植物的研究范畴,进行土壤压实对作物根构型作用模拟的知识管理研究。作物根系是作物吸收和传输养分的主要器官,是土壤资源的直接利用者和产量的重要贡献者。良好的根构型能提高根系对土壤养分和水分的利用率。土壤压实的大小既影响土壤的孔隙度和通气性,又决定土壤中的水养分密度,从而影响根系在土壤中的形态和分布,改变根系构型因此定量研究土壤压实对作物根系生长发育和形态分布的作用规律,确定合理的土壤压实范围,对作物生长调控和高效生产具有重要意义一般情况下,作物根系从形态特点上主要分为直根系、须根系和肉质根(块根)。其中,直根系由主根和多级侧根组成,子根系均在距父根系尖部一定距离的位置分生,且每一级根的侧根系基本以相似的比例分生；须根系由侧根组成,无主根侧根之分；肉质根是由主根膨大而成,表面分附些根毛,但无侧根。本文以直根系(棉花)、须根系(陆稻)和肉质根(樱桃萝卜)为例,对不同土壤压实下的作物根构型进行可视化模拟,并建立知识管理系统。首先根据作物根系拓扑结构,以棉花、陆稻的根构型参数为基础,建立各构型参数与土壤压实的关系,建立对应的数学模型,并将模型系数和对应根构型参数导入数据库。以Visual C++6.0为开发平台,利用控件技术、图形图象技术和C++编程技术,对各类型根的生长和分根进行了程序设计,编程连接数据库,搭建便于人机交互的友好界面,完成知识管理系统的构建。用户只要在系统输入作物名称、土壤容重等条件,即可输出相应的根系三维可视化图形和数值模拟结果。然后通过实验获取樱桃萝卜在不同土壤压实下的根构型参数,根据根构型几何模型,利用牛顿插值法构建樱桃萝卜的径向生长模型,并对肉质根樱桃萝卜在土壤压实作用下的动态生长过程进行可视化模拟为验证该系统的可行性,通过模拟和栽培实验对系统的模拟结果进行验证。结果表明：(1)三次多项式拟合法能定量表示土壤压实与作物根构型参数之间的关系；(2)扩展的模拟模型具有一定的通用性,三维仿真结果能形象模拟不同土壤压实下直根系、须根系和肉质根的根构型特征；(3)系统能够预测指定土壤压实下作物根系的动态生长情况,实现作物根构型知识的智能管理、预测和可视化。