基于L系统的紫花苜蓿动态生长根系模型构建

来源：农业机械学报杂志2026年第1期北京时间：

作者：杨贵侠，袁胜洋，杨小玲，李思环，刘先峰，杨烜宇

单位：西南交通大学,西南交通大学,西南交通大学,西南交通大学,西南交通大学,山西省智慧交通研究院有限公司,

摘要：针对现有紫花苜蓿根系动态生长模型和岩土工程生态防护方面的护坡植物根系模型空缺，将传统的L系统进行改进，提出了一种基于L系统的可应用于岩土工程生态防护领域的动态生长根系建模方法。通过控制伊犁黄土干密度、初始含水率和种植环境的温湿度等，开展了紫花苜蓿种植，统计了不同生长时间下的紫花苜蓿的主根根长、主根直径、侧根数量、侧根直径、侧根长度和侧根分支点等。结合紫花苜蓿生长参数，基于L系统和建模技术，完成了紫花苜蓿动态生长根系模型的构建。结果表明：紫花苜蓿根系生长满足Logistic方程，侧根与主根夹角为15°~60°, 侧根数量、分支间距和开始分支的长度等随着生长时间增加而增加, 主根下段直径稳定在0.01~0.04mm, 靠近土壤表面的主根直径随时间变化较大；侧根直径小，直径变化也小。使用Logistic方程为紫花苜蓿根系生长模型，基于L系统结合建模技术构建了可用于数值仿真的紫花苜蓿动态生长根系模型，对该模型进行了验证，结果表明根系模型整体误差小。本文基于L系统的紫花苜蓿动态生长根系模型成功将紫花苜蓿根系的动态生长可视化，可应用于农业生产、植物学和岩土工程的数值仿真领域，为紫花苜蓿根系动态生长模型和岩土工程生态防护方面的植物动态生长根系模型建立提供参考。

关键词：紫花苜蓿;动态生长模型;根系;L系统;岩土工程

基金资助：山西交控科技研发项目（2022-JKKJ-7）和国家自然科学基金项目（52478472）