高寒草地根系构型多样性驱动土壤稳定的功能机制：根茎型、密丛型与疏丛型草本植物的性状调控路径

本研究针对高寒草地土壤侵蚀抵抗机制不清的问题，由研究人员通过整合根系功能性状（直径、体积、抗拉强度RTS）与土壤力学特性，揭示了三种根系构型（根茎型、密丛型、疏丛型）通过根几何指数（RGI）、根质量密度（RMD）和土壤抗蚀指数（SERI）差异化调控土壤稳定的机制，为青藏高原生态修复提供了性状基础的混合物种恢复策略。

　　

植物根系构型多样性是高寒草地土壤稳定的关键基础。研究以八种优势高山草本植物为对象，聚焦三种根系构型类型：根茎型（rhizomatic）、密丛型（densely tufted）和疏丛型（sparsely tufted），系统整合根系功能性状（包括直径、体积、抗拉强度 tensile strength, RTS）与土壤力学特性。通过根几何指数（root geometric index, RGI）、根质量密度（root mass density, RMD）、根系抗拉强度（root tensile strength, RTS）及土壤抗蚀指数（soil erosion resistance index, SERI）解析土壤抗剪强度与侵蚀抵抗机制，并采用结构方程模型（structural equation modelling）揭示性状互作路径。

结果表明，根茎型物种凭借水平扩展的根网络，通过高RGI和根尖增殖最大化土壤稳定效应，获得最高SERI；密丛型物种以密集纤维根优先固结表土，但呈现RMD与RTS间的权衡，导致中等SERI；疏丛型物种虽具高根水含量（root water content, RWC）和干旱适应能力，却因根系稀疏分配而表现出最低SERI。研究进一步发现，RTS与根直径间存在普适的逆幂律关系，符合全球生物力学约束，而RWC驱动的细胞壁刚性降低进一步调节这一关联。结构方程模型揭示了构型特异的调控路径：RGI主导根茎型系统，RTS主导密丛型，RWC主导疏丛型。非线性的RMD-SERI关系凸显了根系构型优化是土壤稳定的核心驱动因子。

结论指出，根系构型多样性——根茎型的空间整合、密丛型的密度优化、疏丛型的资源分配——共同提升生态系统韧性。这些基于性状的发现支持混合物种恢复策略，以协同增强土壤稳定与水文调节功能。未来需进一步解析性状动态时序及根系-微生物互作，以优化气候变化下的高寒草地管理。