张吴平，荆耀栋，毕如田，冀美蓉

（山西农业大学 资源与环境学院，山西 太谷030801）

根系－土壤系统相互作用过程的理论研究与定量化描述是决定水分、养分资源利用效率的关键环节之一，也是提高水分、养分资源利用效率的最大潜力所在［1～3］。根系在土壤空间的生长发育，如根系的空间动态分布、根系的呼吸以及根系的分泌过程等，在很大程度上决定了植物对土壤水分、养分的吸收以及根际的微生态环境；反过来，根系生长的土壤环境（根际环境）又在很大程度上决定了植物根系生长发育，即在土壤环境的影响下，作物通过各种信号的传递，对作物（根系）形态和生理过程进行适应性调节，使得植物对环境资源的利用效率发生相应的变化，以期得到最大的利用效率［4～8］。

已有的根系生长模型中，依据根系生长特点以及应用的需要，采用经验的统计方法或者设定的根系结构生长变化规则，实现根系几何形态结构的模拟［5，8，9］。这类模型在根段尺度（厘米级别）能够模拟根系的三维空间形态结构，并在一定的条件下与土壤环境属性模型相互结合，实现根系与土壤的作用。但是，这类根系模型中很少考虑根系的生理生态过程，因此，在模拟根系各个体对资源的竞争获取中无能为力，如对植物产生的光合同化产物、对土壤资源的竞争吸收等，难以从机理层次实现环境资源对根系生长的影响，进而影响了植物－土壤系统的定量化模拟［10，11］。

植物可利用的土壤资源主要指土壤水分以及N、P、K等多种元素。……