生物量分配格局的可塑性决定着植物在异质性环境中获取资源的能力,进而影响其在群落中的竞争力,贯穿植物的整个生活史,对于理解植物的表型可塑性具有重要的生态学意义。根系作为连接植物与土壤的桥梁和感知土壤环境的器官,具有捕获、利用土壤水分和养分等作用。植物根系的地下生物量分配格局会影响整个生态系统,植物对地下资源的利用效果及潜力受根系构型的影响,尤其根系分支对植物营养物质的吸收与传输起着关键作用。根系构型作为根系各级分支在生存空间中的三维排列,影响根系的资源吸收效率和维持代价,其中根系分支数、根系连接长度和根系分支角度间的关系能够形象地反映根系的空间分布和延伸策略,体现了植株应对生境胁迫下的环境适应机制,也是理解植物种群更新适应策略的重要方式之一。琵琶柴(Reaumuria soongorica Pall.Maxim)生长在亚洲中部荒漠地区,为超旱生宵半灌木,植株个体矮小,根系发达,占据的生态幅较广,具有较强的环境适应性,是荒漠地区重要的防风固沙?改善生态环境的物种资源。鉴于此,在祁连山北坡荒漠草地,选取不同大小等级琵琶柴为研究对象,根据体积将90株琵琶柴分为3个大小等级(I级:(植株体积的立方根(d≤20 cm)、II级(20 cm<d≤40 cm)和III级(d>40cm)),采用标准化主轴估计方法(SMA),分析琵琶柴地上和地下生物量分配模式、根系序级分支生物量分配格局和根系构型性状之间的关系,以揭示植物根系构型的资源分配模式和根系构型性状构建的环境响应机制,进而提高植物的资源吸收效率,结果表明:(1)随着大小等级的增加,草地群落的高度、地上生物量和地下生物量呈增加趋势,地上/地下生物量比值明显减小,土壤水分总体呈减小趋势。(2)随着大小等级的增加,琵琶柴1级和2级根系生物量比例呈逐渐减小趋势,3级根系生物量比例呈逐渐增加趋势。(3)3个大小等级间琵琶柴1级和2级根生物量、1级和3级根生物量均呈显著正相关关系(p<0.05),随1级根生物量的增加,2级根和3级根生物量也增大,不同个体大小琵琶柴1级根生物量的增加速度显著大于2级和3级根的增加速度(p<0.05),2级与3级根生物量近等速增长。(4)不同个体大小间琵琶柴根冠比、根深和比根长存在显著差异(p<0.05)。比根长是I级>II级>III级,根深和根冠比值均为I级<II级<III级。(5)3个大小等级间琵琶柴根系连接长度、根系分支数和根系分支角度间存在极显著差异(p<0.01),琵琶柴根系分支数和根系连接长度以及根系分支角度均呈显著的正相关关系(p<0.05)。根系分支数和根系连接长度的回归斜率为I级>II级>III级,根系分支数和根系分支角度效率斜率为I级<II级<III级。植物根系生物量和根系构型的变化受到植株大小的影响,不同大小级的植株受获取资源能力的限制,其根系会权衡分配有限资源在地上生物量、地下生物量、根系连接长度、根系分支数和根系分支角度等性状,既优化根系序级结构的空间格局,又保障了根系在土体中充分扩展,又最大限度提高植物适应性和根系吸收、利用水分效益。不同等级大小的植物由于占据生态位的不同,导致其必然采取各自不同的最优化生长方式,这也是植物生态位补偿和分化的必然结果。