为明确毛白杨根系系统的发育特征及其对土壤水分的响应规律，充分了解其根系的水分利用和生态适应策略，本研究于三倍体毛白杨（Populus tomentosa）人工林中设置三个水分梯度，即充分灌溉（FI），控水灌溉（CI）和对照处理（NI），并采用根钻法与破坏性取样法相结合的方式，连续观测了各水分梯度下1到5年生林分中林木生物量分配模式、细根形态以及细根空间分布特征。结果显示，FI显著降低了根系质量分布（P<0.05），但这种差异随林龄增大而逐渐消失。水平方向上，土壤水分有效性未对细根的分布模式造成明显影响，且随着林分发育，细根水平分布逐渐由随距树距离增加而减少的模式转变为均匀分布；垂直方向上，细根最大分布深度从2.3年生时开始随林龄增大而增加，其并未受到土壤水分有效性的影响（P>0.05），但NI处理下的D₅₀（累计50%细根分布的土层深度）从4年生时开始明显增加148 cm，并显著高于其他处理（45～52 cm, P<0.05）。细根各项形态指标（直径、比根长、组织密度）和吸收根长比并未对土壤水分差异表现出显著响应（P>0.05），但深度对其有显著影响且受到林分发育的调控。从1.3～3.2年生，50～150 cm土层中细根比根长逐渐高于0～50 cm土层，其组织密度则逐渐低于0～50 cm土层（P<0.05）。但在3.2年生时，随着深度的进一步增加（200 cm以下），比根长逐渐降低。此外，三个形态指标间均存在显著的负相关关系（P<0.001）。研究结果表明，较高的土壤水分有效性会降低林木对根系生物量的投入，但这种效应会随着林分发育逐渐消失；表土层干旱不会对细根的最大分布深度造成影响，但随着林龄的增加会逐渐影响细根的垂直分布格局，促进林木加大对深层根系对投入；深浅土层中细根形态会随林分发育而逐渐产生差异，从而导致其功能分化；细根系统会优先进行水平方向上的扩张和资源勘探，完全占据林地浅层土壤资源后，再加大对深层根系的投入。

毛白杨，土壤水分，生物量分配，细根形态，细根分布