细根(≤ 2mm)在森林生态系统碳分配和养分循环过程中具有十分重要作用。细根的功能性状与植物生长发育及生理生态过程密切相关,表征不同物种和环境梯度的植物性状变异模式对于了解生态系统中物种的表现至关重要。当前已经在叶性状中证明了一维变异模式,其被称为叶经济谱。然而,尚不清楚这种谱是否存在于根性状中。虽然树种多样性对森林生态系统细根产量的影响机制等方面的研究相对较少,但是生物多样性对细根产量的影响不容忽视。本研究先通过采集16种常见亚热带树种的细根样品,测定9种形态、解剖和养分性状,通过Pearson的相关性和主成分分析(包括系统发育对比)评估成对和多性状关系。采用连续钻取土芯法和生长芯法,测定了亚热带森林中由1-4个树种:南酸枣(Choerospondias axillaris)、青冈(Cyclobalanopsis glauca)、石栎(Lithocarpus glabe)、马尾松(Pinus massoniana)组成的60个树种多样性不同的树木丛的细根产量及在土壤剖面中的分布,对不同树种的产量做了进一步划分。根据3分法将生物多样性效应(NE)分为性状独立互补效应(TICE)、优势效应(DE)和性状依赖互补效应(TDCE)三个部分。本研究的科学问题是:(1)研究树种和采样方法如何影响细根的解剖、形态和营养性状;(2)确定系统发育信号是否影响细根性状间的关系,以及影响基于根序和直径阈值的采样类别之间的根性状比较;(3)研究树种多样性对生物量分配及细根产量的影响;(4)分析垂直生态位划分(互补效应)和物种特性(选择效应)对多样性和细根产量关系的影响;(5)解析对细根产量和树种多样性效应产生影响的多重因素。主要研究结果为:(1)树种和取采样类别对细根功能性状影响显著(p<0.05)。平均根直径、根组织密度(RTD)和碳氮比在一级根采样类别中最低,在≤2mm采样类别中最高。比根长(SRL)、根比表面积(SRA)和根氮含量均呈相反的规律。(2)细根形态性状表现出显著的系统发育信号,但养分性状不呈现系统发育的保守性。系统发育因素影响一级根的经济谱性状间的相关性。(3)主成分分析揭示了 16种共存亚热带树种细根性状的多维变异模式。此外,同一系统发育分支中的物种往往具有相似的性状特征。(4)森林根系生物量分配比例随树种多样性增加而升高,细根产量随树种丰富度和功能性状多样性的增加而增加。(5)对细根产量的NE主要是由TICE引起的。在非生长季节,生物量方面的TICE大多呈阳性,且随物种丰富度的增加而增强,但在生长季节则相反。(6)随着树种丰富度的增加,细根在垂直方向上对土壤空间的利用更加充分。(7)在不同多样性水平和物种组成情况下,地下功能性状对细根产量和多样性效应的影响力最大,地上功能性状也具有一定影响,而土壤因子对其影响力较小。本研究显示亚热带树种细根的功能性状具有多维性,与系统发育密切相关,不同系统发育分支中的物种具有不同的根性状综合征,可以有效地获取资源。一级根的形态性状比≤ 2mm的细根显示出更强的系统发育信号。这些发现提高了对根性状策略如何应对环境变化的理解。细根产量随树种增加而增加,造成因素有空间生态位的互补性,时间上的物候差异和地上因子也对细根产量和多样性效应有一定影响。