土壤氮素吸收主要由根系完成，水稻根系形态、解剖及生理特性在氮素吸收利用效率方面具有重要作用。根系活动需要消耗大量能量，根系完成生长建成及吸收利用土壤资源所消耗的能量即为根系代谢成本，包括碳、氮两种成本，其中以碳成本为主。目前认为，降低根系代谢成本可能提高氮素吸收利用效率。根系碳成本是植物光合同化产物在根系的积累，根系碳成本的高低主要与呼吸作用有关，而根系呼吸耗能占日光合产能的比例高达52％，因此根系呼吸强度可作为根系碳代谢成本的量化指标。一方面，水分和氮素胁迫下，玉米冠根数目减少，根长变长，侧根少且长，根系通气组织面积(RCA)和皮层细胞直径(CCS)增大，皮层细胞层数(CCFN)减小，根系外皮层厚壁组织加厚，总根呼吸速率降低，因此，降低根系碳成本可通过减少根系对同化物的奢侈占有、减小根系生活细胞比例来实现；另一方面，不耐贫瘠材料在养分亏缺条件下，发生了糖酵解途径向氧化磷酸戊糖途径转换，细胞色素途径向抗氰呼吸途径转换，并伴随有次级代谢发生，相对于耐贫瘠材料，增加了其适应性呼吸成本，因此，减少根系碳成本还可通过代谢途径转换来实现。根系氮成本主要是根系起维持、吸收和转运作用的蛋白类物质。降低根系氮成本主要减少根系对氮素的无效占有，从而使氮素向地上部转移和分配增加。因此，根据呼吸作用的具体功能加以细分，综述了逆境条件下降低根系代谢成本来与提高氮素吸收利用效率的关系；推测在氮胁迫下，降低根系代谢成本是实现氮高效的内在机制，细胞代谢途径的交替转换是降低代谢成本的直接表现，同化物重新分配和碳氮代谢调控互作是降低根系代谢成本的关键因子。