在陆地生态系统中,水分可利用性在很大程度上限制着植物的生产力,由于水分对于植物不容置疑的重要性,定量分析植物的根系功能特征、生长特征及其与根系水分吸收的关系对理解植物根系水分吸收的内在机制显得非常必要。由于根系研究中一些关键技术难以解决,使得根系研究存在诸多问题。比如,在生长过程中,大树比幼树需要更多的土壤资源(水分和养分),但是随着树木的生长,吸收根(细根d≤2.0 mm)生物量却相对减少。传统的树木生长理论难以解释这一生长现象,因此,本论文选取这一关键点进行研究,试图找出相关问题的答案。本文选取根系的水分吸收功能作为主要研究内容,采用两个树种(白皮云杉、麦吊云杉)×三个苗龄(4、5、6年生)×四个月份(7、8、9、10月)和三次重复的完全随机实验设计。以期找出不同树种在不同生长阶段根系生长与水分吸收的关系。主要结论如下:　　 1)根系水分吸收的变化　　 树种、年际变化和月际变化均对根系水分导度和导水率产生了显著影响,两个树种不同苗龄根系水分导度和水分传导率均表现出从七月开始升高,八月达到最高值之后开始回落的单峰分布曲线。研究发现麦吊云杉的水分导度是白皮云杉的1.92倍,幼苗根系水分导度随年龄增大而增强,从四年生到五年生,有一个高速增长的过程。　　 2)幼苗生物量分配与根系水分吸收的关系　　 麦吊云杉虽然在生长和生物量积累方面总体上占据优势,但在不同年龄段中无明显变化,而白皮云杉随着年龄增长能够快速增加生物量。在两种幼苗生长过程中,生物量首先分配于地上部分,然后才分配于根系用于地下部分的生长。两种幼苗生物量分配在地上与地下部分表现不同:增加的地上部分生物量在对幼苗叶、枝、干的分配上都呈现出增长的趋势,而增加的根系总生物量对不同根径级呈非均衡分配,细根最多,粗根其次,中粗根最少。随着苗龄的增加,细根和中粗根生物量占总根系生物量的比例逐渐减少,而粗根生物量比例则一直快速增长。　　 植物各个器官生物量与根系水分吸收的关系是不断变化的。水分导度与各个器官生物量的关系随着幼苗年龄的增加发生了很大的变化。两种幼苗在5、6年生中,树高均不再对水分传导率产生明显的影响。可见,幼苗在生长过程中生理功能在不断的进行调整以达到最好的水分吸收效果,但是具体的平衡机制尚需进一步探索。　　 3)两种幼苗根系特征与根系水分吸收的关系　　 与白皮云杉相比,麦吊云杉具有根系长,表面积和体积大,根尖数多的特点。根系特征值(根长、根表面积和体积以及根尖数)的季节变动主要表现在1.0-2.0mm径级中,年际变化表现为,吸收根(细根)特征值随着年龄的增长显著提高,可以推断,细根特征值随年龄的显著增长弥补了细根生物量增长相对下降的不足。　　 树种和苗龄交互作用对两种幼苗根系特征值的影响表明,麦吊云杉根系特征值随苗龄增长没有表现出差异性,而白皮云杉幼苗根系特征值随苗龄的增长不断增加。这一研究结果与生物量分配趋势完全一致,可见,随着年龄的增长,白皮云杉的根系产生更多用以吸收养分和水分的根系特征值,并进一步促进了根系的发展。　　 在两种幼苗中,细根特征值是影响水分导度的主要因子。但影响水分传导率的主要因子因树种而异,麦吊云杉全根系水分传导率主要受控于细根特征值,而白皮云杉全根系水分传导率受控于粗根特征值。同时,中粗根特征值在水分传导率中扮演了很重要的角色,这些结果表明粗根,中粗根生长过程中不断形成的加厚栓化层限制了水分的传输。　　 4)地上部分与地下部分生长关系模拟研究　　 通过方程拟合发现,Paraboloid模型在本研究中更能够精确反应植物基茎和苗高与根系总生物量的关系,同时,植物根系的不同径级与地上部分的模拟关系也存在很大不同。看来,虽然植物地上与地下部分存在紧密的联系,但是由于植物物种差异,生长环境以及生长阶段的不同,必然存在较大的差异。