根系是植物的重要功能器官,其三维实体可视化模拟有助于理解根系生长发育动态、形态与构型特征和营养吸收功能等,特别是在根系通过抗剪增强从而发挥固土护坡作用方面,通过三维实体可视化模拟,借助于图形图像学和计算机辅助等,可便捷的提取植物根系构型参数,比较不同护坡植物种间差别。因此,对护坡植物的选择与配置、及水土保持工程和园林设计制图等具有重要理论与实践意义。据此,论文选取选取黄土区自然坡体6种常见但根系类型不同的典型植物,包括猪毛蒿（Artemisia scoparia）、狗尾草（Setaria viridis）、白羊草（Bothriochloa ischaemum）、达乌里达乌里胡枝子（Lespedeza daurica）、中国沙棘（Hippophae rhamnoides）、狼牙刺（Sophora viciifolia）,每种植物两个大小不同的个体作为研究对象。采用三维坐标土柱挖取及逐层清根法,利用3D运动追踪仪（Fas Trak）获取根系三维空间坐标,数显游标卡尺获取根系的直径,经坐标整合重建后,利用三维建模软件Sketch Up对6种植物的根系进行三维实体可视化模拟。通过在现场测量部分根系构型参数与三维模型提取到的相应参数进行对比,进行了三维可视化实体数字模型的可靠性验证。测定、计算和比较了不同植物的构型参数及其分布特征,探索了不同护坡植物根际范围内的抗剪增强作用分布。得到如下主要结果:（1）三维实体数字化可视模型提取的主要根系构型参数与现场测量参数均极显著相关,模型真实可靠（三个根系构型参数R2>0.9598,P<0.01）。建立的根系三维可视化模型形象逼真,精准真实还原了白羊草、猪毛蒿、狗尾草、达乌里胡枝子、沙棘和狼牙刺根系的形态与构型特点,同时格式兼容性好,能够用于工程制图,具有一定的普适性。（2）从6种植物根系的垂向和水平分布来看,直根系类猪毛蒿的根系的垂直分布范围较水平范围更大（分别为64.9cm和46.1cm）,而达乌里胡枝子、中国沙棘和狼牙刺的根系在水平分布范围上较垂直分布更大（分别为55.6cm和61.4cm、159.1cm和246.3、196.2cm和416.5cm）,须根系类型植物狗尾草和白羊草的根系在水平分布范围上较垂直分布更大（分别为13.5cm和24.6cm、58.7cm和81.4cm）。猪毛蒿、狗尾草、白羊草、达乌里胡枝子、中国沙棘和狼牙刺根系的拓扑指数（TI）均大于0.843（TI分别为0.934、0.899、0.929、0.92、0.897和0.879）,说明6种植物根系都倾向于鱼尾型分根模式。猪毛蒿、狗尾草、白羊草、达乌里胡枝子、中国沙棘和狼牙刺的分形维数介于1到1.417之间和分形丰度介于1.918到3.742之间,相比较而言,白羊草（F=1.315,lgK=2.872）较其它草本（F和lgK分别为1.244和2.326、1.122和1.921）具有更高的分形维数和分形丰度,狼牙刺（F=1.378和lgK=3.742）比其它灌木（F和lgK分别为1.108和2.407、1.126和3.098）具有更的分形维数和分形丰度。白羊草和狼牙刺的拓扑指数较小和分形维数较大,表明白羊草和狼牙刺的根系分根结构相对复杂,空间拓展能力也更强。（3）根据提取的根截面积比RAR和Wu-Waldron抗剪增强公式,对6种植物根际范围内的不同深度根系抗剪增强作用的水平分布进行了分析,说明白羊草、沙棘和狼牙刺的抗剪增强作用更好且更适合黄土丘区的环境,沙棘和狼牙刺的抗剪增强作用在不同土层和水平径向上均呈非均匀分布,白羊草和狼牙刺根系分布较为密集且可密植,可防止沟道水力剪切,建议在黄土区自然和工程坡体中多种植白羊草和狼牙刺。在护坡植物的配置中,可以根据算出的栽种密度对护坡植物进行合理搭配,灌木建议用品字形的栽种方式,更有利于植物根系在固土护坡上发挥作用。本论文使用三维坐标土柱挖掘法与3D数字化仪器结合起来的方法,精准真实的还原了6种植物的根系三维特征,建立的三维可视化模型可丰富护坡植物根系的图库,可方便快捷提取根系构型的参数,比较不同护坡植物根系的构型和拓扑特征,有望为植物根系构型的相关后续研究及水土保持设计、园林和园艺规划等的植被配置制图等提供理论依据。