阐明植物性状间的共变关系，是理解物种资源获取策略、多样性维持机制及生态系统对环境变化响应的重要基础。受地上“叶经济谱”理论的启发，根系生态学家构建了全球尺度的“根经济空间”（Root Economics Space, RES）理论框架（Bergmann et al. 2020, Science Advances），试图通过“快–慢”权衡的保守梯度（Conservation gradient; 由根氮RN与根组织密度RTD定义）和“自给自足–外包协作”的合作梯度（Collaboration gradient; 由比根长SRL与根直径RD定义）来统一描述植物地下资源获取策略（图1）。由于涉及的核心性状数量少，且易量化，RES很快成为根系生态学、植物功能生态学以及生态系统生态学研究的重要理论框架。但随着全球研究不断积累，越来越多实证研究发现：RES在不同植物群落或生态系统中的表现并不一致，其主轴结构和关键性状组合常发生偏移甚至“瓦解”，表明现有RES框架尚不足以全面准确概括植物地下资源获取策略，其普适性也因此面临挑战。

针对这一问题，本研究从两个关键科学问题入手：（1）传统RES结构在什么条件下会发生偏移或瓦解？（2）由RD-SRL性状组合定义的合作梯度，是否能够可靠表征地下功能权衡？在此基础上，研究进一步提出了RES多元理论框架，以促进RES的应用和发展。

研究首先关注的是，RES结构何时会发生瓦解。本研究基于FRED 3.0数据库中510个物种的吸收根数据（同时包含RES中4个核心性状），采用Bootstrap方法，构建了覆盖广泛直径变异梯度的10万个子集（每个子集n = 100）。基于加权逻辑回归和PCA分析，发现只有当RD的变异足够大时，RES中由RD和SRL共同定义的“合作轴”才会稳定出现；如果RD变异太小（CV < 28%），这一轴解耦的概率将会超过50%。因此，RES核心性状的变异程度会影响其结构稳定性。

针对第二个问题，研究进一步检验了“RD-SRL性状组合可表征菌根共生强度”这一核心假设。按照传统解释，如果RD-SRL关系确实表征根系吸收与菌根共生之间的功能权衡，那么这种关系应主要出现在具有完整皮层、能够与真菌充分互作的吸收根中，而不应出现在皮层明显退化的高级根中。本研究整合了同步涵盖1-5级根、包含4个核心性状的木本植物数据集（n = 180）。通过构建跨根级的RES发现，即使在木本植物较高等级的根中，RD与SRL间依然保持较强负相关。这意味着，广泛观察到的RD-SRL负关系，可能并不总是反映功能权衡，而在很大程度上反映的是根系圆柱体结构本身的几何约束。

上述研究表明，RD在表征根与真菌共生强度方面存在明显局限。尤其在跨菌根类型应用时，这一局限更加突出。当前全球RES框架主要基于丛枝菌根（AM，83%数据）植物共生方式构建，默认“根越粗（皮层越厚）则共生越强”；但我们前期跨菌根类型研究发现，该模式对于胞间共生的外生菌根（ECM）植物并不适用，后者“根越细（分支越高）则共生越强”（Yan et al. 2022; New Phytologist），基于这种共生分异，本研究进一步指出：同一性状（RD）在不同菌根类型植物中具有完全相反的生物学意义，若继续以单一AM框架主导跨菌根类型的RES研究，或将误判植物地下资源获取策略，混淆根系直接吸收与菌根共生这两种不同的资源获取途径。

此外，原始RES框架的数据基础还主要来自氮限制生态系统（占84%），因此由RTD和RN定义的保守梯度，可能难以准确反映热带风化土壤和地中海生境中常见的磷限制环境。研究指出，在不同养分限制生态系统中，决定“快-慢”保守梯度的关键指标也不应一成不变。在氮限制生态系统中，RN仍可较好反映根系代谢强度；但在磷限制生态系统中，根磷含量（RP）往往更能反映根系代谢、碳分配和养分获取过程。

基于此，本研究综合考虑生态系统主导菌根类型（AM、ECM、杜鹃花类菌根、双菌根及非菌根）与养分限制类型（N vs. P），通过引入一系列更具功能意义的性状指标，构建了涵盖8种情境的RES多元理论框架，并为每种情境推荐了更具解释力的根系性状组合（图2）。同时，研究还进一步明确了未来RES研究更适合的空间尺度和组织水平。总体而言，这项工作推动“根经济空间”从以经验描述为主的传统理论框架，迈向更加注重功能机制与生态情境的预测性理论框架，为全面理解植物地下资源获取策略、深化物种共存机制以及预测生态系统对全球变化的响应提供了新的理论视角。

研究成果近期在线发表于Cell Press旗下期刊《Trends in Ecology & Evolution》。第一作者兼通讯作者为中国科学院地理科学与资源研究所寇亮研究员，合作者包括法国国家科研中心Grégoire T. Freschet、澳大利亚西澳大学Hans Lambers，以及中国科学院地理科学与资源研究所李胜功、王辉民研究员等。该研究得到了国家自然科学基金及法国卓越实验室基金等资助和支持。

这项工作是继2025年“根系迭代效应”研究范式和2024年根系“获取-防御-分解”反馈循环理论框架之后，寇亮团队发表的又一理论成果。

论文信息：

Liang Kou*, Wanyu Zuo, Grégoire T. Freschet, Jiajia Zheng, Ning Ma, Hans Lambers, Shenggong Li, Huimin Wang.2026. Toward refining and contextualizing the root economics space. Trends in Ecology & Evolution. doi:10.1016/j.tree.2026.02.003.

论文链接：

https://www.cell.com/trends/ecology-evolution/fulltext/S0169-5347(26)00029-7

图1 根经济空间理论框架及常见根系性状在其中的相对位置示意图

图2基于菌根类型与养分限制类型的根经济空间多元理论框架体系