植物对生物圈、大气圈、土壤圈和岩石圈的影响，是决定陆地生态系统功能的关键因素，其中根系及其共生体是维持多种生态系统功能的核心。根系在元素和矿物/有机化合物的跨圈层转化和循环中起着关键作用，特别是在土壤的形成、维护和稳定方面。因此，深入了解根系对生态系统功能影响的机理，具有许多潜在的应用价值。根系，相比植物的其他器官，具有极其多样的形态和特性。近几十年来，在根系研究的许多领域（如：根系形态、根系生理、根系构型、根系力学和根系解剖学等）已取得广泛的进展，为我们理解根系功能性状的多样性及其对植物和生态系统功能的贡献带来了相当大的进展。尽管取得了重大进展，但对根系功能性状与植物或生态系统功能关系的认识，仍然存在很大差距，且缺乏对现有知识的全面概述。最近，Grégoire T. Freschet等（Grégoire T. Freschet, et al., 2021）综述了根系功能性状与24个植物或生态系统功能的关系，包括根系构型、根系生理、根系形态、根系解剖、根系化学组成、根系力学和生物间相互作用等根系功能性状，涉及植物生理学、生态生理学、生态学、农学和土壤学等学科，分享了一系列根系研究领域的专业知识，突出了根系功能性状和植物或生态系统功能关系认识的最新进展。还通过两个实例对根系性状的直接和间接驱动作用进行了较为全面的分析：（1）根系功能性状与植株氮吸收能力的关系；（2）与土壤加固相关的根系功能性状与抗浅层滑坡的关系。然后，批判性地评价了现有知识的优点和不足，并明确了未来的研究方向。具体提出了有助于提高根系功能性状与植物或生态系统功能关系认识的三大主要研究方向：1. 在探索根系功能性状与植物或生态系统功能关系时，选择性使用功能性状很重要，最重要的根系功能性状并不是那些最常测量的，一些当前未被研究的功能性状比常见的、易于测量的功能性状更具研究价值，要评估功能性状对植物或生态系统功能的相对重要性，需要考虑来自不同物种、不同环境和不同时间序列的更全面的功能相关性状；2. 如何理解功能性状间的相互关系和层次关系，建立根系性状之间的因果层次联系提供了一个基于假设的框架，以识别功能上联系最强的最简化的功能性状集，有助于进一步认识不同功能性状对植物和生态系统功能的协同或拮抗作用，并将基因型与植物和生态系统功能联系起来。进一步将基因型与功能联系起来；3. 跨植物物种、生长型、环境背景和时空尺度概括功能属性与植物或生态系统功能关系时存在的机遇和陷阱。
图1 植物和生态系统功能通常与源于根系生态学多个领域的一系列根系功能性状相关。一些功能性状对多个功能起作用，a描述与养分吸收功能相关的根系功能性状；b描述与养分保护和重利用相关的根系功能性状；c描述与生态系统元素循环相关的根系功能性状；d属性涉及的多个学科。
图2 与长期和短期氮吸收和土壤抗浅层滑坡相关的根系功能属性间的直接、间接和层级关系。Freschet G T, Roumet C, Comas L H, et al. Root traits as drivers of plant and ecosystem functioning: Current understanding, pitfalls and future research needs. New Phytologist, 2020.
不结球白菜生长发育过程中表型变化