为控制黄土高原严重的水土流失,我国实施了大规模的植被恢复,生态环境得到改善。阐明植被恢复过程中不同根系类型对土壤性质的影响差异,有利于完善黄土高原植被恢复优选模式的系统性研究,为黄土高原后续生态恢复提供参考。本研究选取黄土高原自然恢复优势种长芒草(须根系)和铁杆蒿(直根系)为研究对象,以退耕一年的裸地为对照,测定根系特征与土壤理化性质,分析不同直径下根系分布规律及其与土壤理化性质的关系。结果表明:1)长芒草和铁杆蒿根系特征差异显著,须根系长芒草极细根(直径,D<0.5 mm)根长密度(RLD)和根表面积密度(RSAD)占比较高,分别为94.73%和90.20%。直根系铁杆蒿主根优势明显,表现出较高的根质量密度(RMD)、平均直径(RD)和根体积密度(RVD)。其中,铁杆蒿粗根RLD(16.28%)和RSAD(32.85%)的占比明显高于长芒草。2)与裸地相比,长芒草与铁杆蒿显著改善土壤结构,提高土壤稳定性。长芒草与铁杆蒿根系主要聚集在0~20 cm土层,对表层土壤的理化性质影响最大。其中,铁杆蒿群落土壤团聚体稳定性和土壤持水性最高,土壤团聚体平均重量直径(2.04 mm)、毛管持水量(24.69%)及饱和含水量(34.93%)分别是裸地的4.33、1.36和1.31倍。长芒草群落土壤有机质含量(7.23 g·kg-1)最高。3)植物根系特征显著影响土壤性质,细根RLD与RSAD对土壤理化性质的影响最显著。细根RLD和RSAD与土壤容重显著负相关(P<0.05),与土壤孔隙度显著正相关(P<0.05),极细根(D<0.5 mm)与有机质含量极显著正相关(P<0.01)。主成分分析结果显示,长芒草与铁杆蒿改善土壤性质的差异主要体现在土壤团聚体平均重量直径(MWD)、有机质含量(SOM)和土壤含水量(SWC)。