本文以2002、2003年两年的试验资料和广泛搜集的相关信息资料为基础，借鉴并吸收国内外根系模拟模型的建模思想，采用系统分析的方法和计算机模拟技术，构建了面向对象的烟草根系生长发育三维模型。模型分为根系生长发育模块、根系水分吸收模块和茎叶与根系干物质分配模块三个子模块。 根系生长发育模型从烟草根系生长发育的规律出发，利用系统分析的方法，假定根轴是由一系列生长方向不同的直线型的根段组成，这些根段代表根轴在一个时间步长内的生长情况，主根轴出现后，在每一个时间步长，新的分枝轴可能会产生，现存根轴上的每一个根段可能会生长、分枝。 根段的生长主要由伸展速率和生长方向控制，根段的分枝由分枝位置、分枝方向、分枝年龄、分枝密度和分枝间距等决定。基于根系出现、生长、分枝的控制因素与环境条件的数量关系，以1d为步长，动态模拟了烟草根系的生长发育过程以及根系的空间分布情况；同时，依据土壤含水量、根系吸水速率、根系数量、土壤类型、土壤饱和导水率、气象因子等之间的数量关系，建立根系水分吸收模型，以1d为步长，模拟了烟草根系吸水速率和土壤的含水量；依据烟株在不同土壤强度下潜在蒸发蒸腾、根系吸水速率、烟株水分利用效率和根茎分配比率等之间的数量关系，建立茎叶与根系干物质分配模型，以1d为步长，模拟了烟草生长过程中地上和地下部分干物质的分配。 本模型不仅能模拟根系生长发育的过程，而且实现了根系几何形态与根系功能(水分吸收)的耦合，实现了根系与地上部生长模拟的连接。 最后，利用计算机模拟技术OpenGL实现了烟草根系生长发育模拟模型系统的计算机表达与可视化运行。 运用国际上常用的模型检验方法，对模拟出的烟草几何形态结果进行了检验，结果表明，模拟出的烟草根系几何形态参数，如根系长度、根系河南农业大学硕士学位论文【中文摘要】数量、根长指数、茎叶和根系干重等较好的表现了烟草根系的生长发育规律，与实测数据吻合较好，相关系数都达到了0.9，达到极显著水平，变异系数较小。从输出的三维图片看，模拟的烟草根系较为逼真，与真实根系的图片相比较为接近。说明运用本模型来模拟烟草根系的生长发育过程是有效的。 本研究实现了农学与计算机技术的结合，所建立的模拟模型系统不但有较强的生物学意义和较高的模拟精度，而且具有系统性、机理性和可视化的特点，同时，本模拟模型系统在设计的过程中，设计了系统输出与输入的接口，能够很容易地实现与其它模块的挂接，本模型不仅可以作为烟草根系研究的工具，而且也可以为其它植物根系模型的研究提供思路，或与其它地上部分模型挂接，使作物模型的研究更加完整。