细根在发挥植物功能以及生态系统碳(C)和养分循环过程中起着重要作用。为了解我国温带森林生态系统细根形态(长度、直径、比根长、组织密度)、化学(氮、磷含量等)特征的变化规律，建立根系特征与地上器官特征之间的关系，以及根系特征与土壤条件之间的关系，本文研究了我国温带27个常见树种1-5级根形态的变异以及长度、直径、比根长、组织密度与根序的关系，分析了树木叶片和细根的化学计量学，探讨了树木形态和化学特征与土壤养分之间的关系。结果表明： (1)树木细根系统存在较大的形态和化学异质性，这种异质性既表现在同一树种不同级别之间，也表现在同一级别不同树种之间。在所有树种前5级细根中，1级根直径最短最细、比根长最大、氮含量最高，5级根直径最长最粗、比根长最小、氮含量最小，随着根序增加长度、直径增加，比根长、氮含量下降，但组织密度没有明显的规律。此外不周树种同一根序的长度、直径、比根长、组织密度、氮含量差异较大。 (2)与叶片的厚度、氮含量、组织密度、SLA、光合速率等特征紧密相连不同，在所有树种的各级细根中不同指标间的关系均较弱，如直径、组织密度和氮含量之间，即直径较粗的细根不一定具有较高的氮含量。 (3)地上地下的相关性主要表现在低级根的化学特征方面，比如1级根的氮、磷含量和叶片的氮、磷含量具有较高的相关性。但SLA与SRL没有明显的相关关系。 (4)结合其他的研究结果，发现前2级细根是地下的一个独立生理单元，可以把1、2级根比作地下的“叶片”，可能是主要的吸收根。在整个根系中1、2级个体根的长度较短，但总长度占前5级长度的比例较大(大于60％)，主要由于这些根数量庞大；由于直径较小，表面积较大，且在树种内部以及树种之间这两级的直径没有显著差异；氮含量以及碳氮比与叶片氮含量、碳氮比也没有显著差异，同时3、4、5级的氮含量、碳氮比与1级枝、2级枝没有显著差异。 (5)在影响树木形态、化学的因子中，根序对树木细根异质性的贡献率最大，树种其次，土壤养分、地点的影响不是很显著。土壤养分主要影响低级细根(1、2级)化学和叶片化学含量，对各个级别细根形态的影响较小。因而根序可以很好的说明细根异质性，具有较高的预测功能，而直径级则不能。同一级别根在形态上的差异主要由树种引起的。 这些结果表明，树木细根系统具有高度的异质性，不同根级所承担的功能可能不同，因此不能将所有根级混在一起。此外，不同树种根系直径差异很大，同样的直径级在不同种中包含的可能是功能上差异很大的根，传统的单一直径级的方法存在严重缺陷。我们的研究还表明，根系特征与叶片只在化学上有一定的相关性，而且根系和叶片的化学特征与土壤养分状况有较为密切的联系。