เว้นแต่รากแรกที่เติบโตโดยตอบสนองต่อแรงโน้มถ่วมของโลก รากพืชไม่ได้เติบโตเข้าหาสิ่งใดๆเป็นพิเศษ มันเพียงแต่จะเจริญเติบโตไปเรื่อยๆ ตราบที่สภาพแวดล้อมมีปัจจัยที่เหมาะสม ปัจจัยเหล่านี้ประกอบไปด้วย

• น้ำ
• ออกซิเจน
• แร่ธาตุที่จำเป็น
• ที่อยู่อาศัย
• อุณหภูมิที่เหมาะสม

ทั้งในไม้ยืนต้นและในไม้ล้มลุกที่โตเต็มที่แล้ว นักวิจัยพบว่า อัตราส่วนโดยน้ำหนักจะอยู่ที่ประมาณ

• รากฝอย 5%
• รากลำเลียง 15%
• ลำต้น 60%
• กิ่งก้าน 15%
• ใบ 5%

รูปแบบการลำเลียงระหว่างรากกับใบนั้นแตกต่างกันออกไปตามชนิดพันธุ์ (species) ของพืช และบางครั้ง ก็แตกต่างกันไป แม้แต่ในพืชชนิดพันธุ์เดียวกัน

การศึกษาโดยใช้สีย้อมและตามดูการเคลื่อนที่ของสีย้อม ทำให้พบว่าต้นไม้ที่มีเนื้อเยื่อลำเลียง (xylem) เป็นวงที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางขนาดใหญ่นั้น มักจะมีการแบ่งแยกที่ชัดเจนว่ารากกลุ่มหนึ่งจะเชื่อมต่อไปที่เฉพาะกิ่งก้านกลุ่มหนึ่งเท่านั้น ทั้งนี้ยังพบอีกว่ารากและกิ่งก้านที่เชื่อมต่อกันนั้นมักจะอยู่ในตำแหน่งด้านเดียวกันของต้นไม้ (รูปแบบ E ตามรูปข้างล่าง) การตายหรือการถูกทำลายของรากของต้นไม้ที่มีระบบการเดินท่อลำเลียงแบบด้านเดียวเช่นนี้ จะส่งผลให้เกิดการตายของกิ่งก้านที่เชื่อมต่อกับรากกลุ่มที่ตายนั้น

รูปแสดงการลำเลียงน้ำ 5 รูปแบบในต้นไม้ชนิดต่างๆ โดยการใช้สีย้อม. ตัวเลขในรูปคือความสูง (ซม.) จากตำแหน่งที่ฉีดสีย้อม | A แบบหมุนขวาเป็นเกลียวขึ้น | B แบบหมุนซ้ายเป็นเกลียวขึ้น | C แบบอินเตอร์ล๊อค | D แบบหมุนพันขึ้นเป็นด้านๆ | E แบบขึ้นตรงๆเป็นด้านๆ (From Rudinski and Vite, 1959.)

สำหรับต้นไม้ชนิดพันธุ์อื่นที่มีกายวิภาคที่แตกต่างออกไป เช่นในลักษณะที่พบว่าสีย้อมเคลื่อนที่เป็นลักษณะซิกแซกหรือเป็นลักษณะวนขึ้นนั้น (เช่น รูปแบบ A-C) รากของมัน จะทำหน้าที่ส่งอาหารและน้ำให้ทุกกิ่งก้านและใบไปทั่วถึงกัน การตายหรือการถูกทำลายของรากของต้นไม้กลุ่มนี้ จะไม่ก่อให้เกิดการเสียหายด้านเดียวเหมือนต้นไม้ในกลุ่มแรก

โดยทั่วไปแล้ว ในพื้นที่ธรรมชาติที่สมบูรณ์นั้น พื้นที่ผิวใบรวมสองด้านจะอยู่ที่ประมาณ 12 เท่าของพื้นที่หน้าดิน (ค่าดัชนีพื้นที่ใบ ~12) ในช่วงฤดูที่ต้นไม้มีใบเต็มที่

ส่วนพื้นที่ผิวรากนั้นจะอยู่ที่ประมาณ 15 ถึง 28 เท่าของพื้นที่หน้าดิน (ค่าดัชนีพื้นที่ผิวราก ~15-28) อย่างไรก็ดี นี่ยังไม่รวมพื้นที่ผิวของรากที่จะเพิ่มขึ้นไปอีกมหาศาลจากเชื้อราที่อาศัยอยู่ร่วมกันกับรากของพืช

ในต้นไม้ยืนต้นที่โตแล้ว จะมีรากที่เป็นเนื้อไม้ขนาดใหญ่เติบโตออกไปในแนวราบและจะเป็นรากที่มีอายุยืน รากไม้เหล่านี้มักจะอยู่ไม่ลึกไปกว่า 30 ซม. จากหน้าดิน และโดยปกติจะไม่แทงลึกไปกว่า 1 ถึง 2 ม. รากเหล่านี้มักจะเจริญเติบโตไปในแนวรัศมีออกจากลำต้นของต้นไม้ และจะครอบคลุมพื้นที่ในรูปแบบที่ไม่แน่นอน เป็นพื้นที่ประมาณ 4 ถึง 7 เท่าของพื้นที่ใต้ทรงพุ่มของต้นไม้นั้นๆ

รูปแบบของระบบรากที่กระจายออกจากรากไม้หลักรากหนึ่งของต้นเมเปิ้ลอายุ 60 ปี จุดดำในรูปแสดงถึงตำแหน่งของต้นไม้ข้างเคียง ลูกศรเล็กๆในรูปแสดงว่าไม่พบปลายราก นั่นคือ รากจริงๆนั้นจะไปไกลกว่าในรูปที่แสดง (From Lyford and Wilson, 1964.)

รากอ่อนแขนงย่อยๆจะเติบโตออกไปจากรากแขนงหลักที่กล่าวถึงข้างต้น โดยมักจะเป็นการงอกขึ้นสู่พื้นผิวดินเข้าหาเศษทับถมที่หน้าดิน และจะอยู่ที่ความลึกไม่กี่มิลลิเมตรจากหน้าดิน รากเหล่านี้จะมีแขนงจำนวนมากและอาจมีอายุสั้นหรือยาวก็ได้

ในธรรมชาติ การหดตัวและขยายตัวของดินที่เกิดจากการสับเปลี่ยนไประหว่างสภาพแห้งและเปียกของดินนั้น มักจะทำให้เกิดการแตกแยกออกของผิวหน้าของดิน และในขณะเดียวกัน หน้าดินก็จะถูกทำให้ร่วนซุยด้วยเจ้าหน้าที่พรวนดินตามธรรมชาติ นั่นคือแมลง ไส้เดือน และสัตว์เล็กๆอีกเป็นล้านๆตัว ที่คอยทำช่องทางเดินไปตามผิวหน้าของดินโดยอาศัยซากอินทรีย์วัตถุที่เกิดจากการทับถมของใบไม้เป็นแหล่งอาหาร ผลรวมของสภาพอากาศที่หมุนเวียนไปและการอาศัยอยู่ของสัตว์เล็กๆเหล่านี้ทำให้พื้นที่หน้าดินในป่าปล่อยตามธรรมชาติมีช่องว่างอากาศเป็นปริมาตรมากกว่า 50% ของปริมาตรหน้าดินทั้งหมด อากาศ น้ำ แร่ธาตุ และรากของพืชสามารถเคลื่อนที่ผ่านไปในหน้าดินที่ร่วนซุยนี้ได้โดยง่าย นอกจากนี้ เศษซากพืชเหล่านี้ยังสามารถตรึงไอออนบวก (เช่น Ca²⁺, K⁺, Mg²⁺) และยังทำหน้าที่ในการจับสารอาหารของพืช ป้องกันไม่ให้ธาตุอาหารถูกชะล้างซึมลงไปในดินลึก

นักวิจัยทางดินพบว่าแหล่งอาหารที่สำคัญของพืชนั้น ที่จริงแล้ว จะอยู่ที่ผิวหน้าของดิน และพบว่ารากของพืชก็เจริญเติบโตไปตามหน้าดินเช่นเดียวกัน

พืชแต่ละชนิดมีลักษณะทางพันธุกรรมที่แตกต่างกันไป ทำให้มันมีการตอบสนองและความทนทานที่ต่างกันไปต่อสภาพอากาศ สภาพทางเคมีของดิน สภาพโครงสร้างของดิน หรือปริมาณออกซิเจนในดิน

การที่เราพบเห็นพืชชนิดหนึ่งๆมากกว่าชนิดอื่นๆในพื้นทีหนึ่งๆนั้น ไม่ใช่เหตุบังเอิญ

โดยทั่วไปแล้ว รากของต้นไม้จะสามารถเติบโตได้ดีที่สุดในช่วงอุณหภูมิประมาณ 20-30 องศาเซลเซียส (เช่นเดียวกับกิ่งก้านของมัน)

หน้าดินในหน้าร้อนที่ร้อนจัดอาจมีอุณหภูมิสูงถึงกว่า 77 อาศาเซลเซียส ซึ่งสามารถที่จะเผารากฝอยของต้นไม้ให้ตายไปได้โดยง่าย แต่ทั้งนี้ อุณหภูมิของดินจะลดลงอย่างรวดเร็วตามความลึกของดินและรากที่อยู่ต่ำกว่าหน้าดินไป 2 ถึง 3 มิลลิเมตร ก็มักที่จะมีชีวิตรอดอยู่ได้ โดยเฉพาะถ้าหน้าดินมีสิ่งคลุมดินเช่นเศษซากใบไม้อยู่ รากของต้นไม้ในกระถางจะมีความเสี่ยงต่อการถูกทำลายด้วยความร้อนมากกว่าต้นไม้ที่ปลูกในดิน เนื่องจากการขาดชั้นคลุมดินตามธรรมชาติ

เรามักจะมีความเข้าใจที่ผิดเกี่ยวกับตำแหน่งของรากของต้นไม้ใหญ่ในดิน เนื่องจากเราแทบจะไม่มีโอกาสได้เห็นรากทั้งหมดของต้นไม้ใหญ่ซักต้นหนึ่งจริงๆ สิ่งที่เราเห็นกลับจะเป็นภาพวาดต้นไม้และรากต้นไม้ ตามภาพประกอบในหนังสือเรียน ในคู่มือการออกแบบภูมิทัศน์ หรือคู่มือการดูแลต้นไม้ ที่มักจะวาดต้นไม้และรากของมันตามจินตนาการของจิตรกรและมักจะผิดไปจากความเป็นจริงอย่างมาก เช่นรูปข้างล่างนี้

รูปแสดงรากของต้นไม้ใหญ่ที่ไม่ตรงกับความเป็นจริง

ในความเป็นจริงนั้น ต้นไม้ทุกต้นในดินทุกแบบจะมีรากหนาแน่นอยู่ที่แค่ประมาณ 2 ถึง 3 ซม.จากผิวดินลงไป และรากหาอาหารของต้นไม้ที่โตแล้ว โดยปกติจะขยายออกไปไม่น้อยกว่า 6 ม.จากแนวรอบทรงพุ่ม เช่นในรูปข้างล่างนี้

รูปวาดตามอัตราส่วนจริงของต้นโอ๊ค สูง 33 ม. และมีรากกระจายไปถึง 65 ม. กิ่งก้านส่วนใหญ่และ 90% ของรากทั้งหมดนั้นจะเล็กจนไม่สามารถมองเห็นได้ในรูปวาดนี้ รากเกือบทั้งหมดจะอยู่ตามเส้นที่วาดเป็นแนวผิวดินในรูป เส้นประด้านล่างของรูปแสดงตำแหน่งลึก 1.5 ม. จากผิวดิน ซึ่งน้อยนักที่รากจะชอนไปลึกกว่าเส้นประนี้

การที่เราทำให้รากต้นไม้ต้องขาดเสียหายไป หรือการทำให้ดินแน่นจนรากต้นไม้ขาดออกซิเจนนั้น จะส่งผลให้กิ่งก้านหรือใบบางส่วนของต้นไม้ต้องเสียหายไปด้วย

การทำการเกลี่ยไถหน้าดินหนากว่า 15 ซม.รอบๆต้นไม้ใหญ่ หรือการทำทางเท้าทับระบบรากของมัน อาจมีผลเสียหายต่อต้นไม้พอๆกับการตัดต้นของมันลงก็ได้

ค่าดัชนีพื้นที่ใบที่ระบบนิเวศทั่วไปรองรับได้นั้นจะอยู่ที่ประมาณไม่เกิน 12 (หากเรานับผิวใบทั้งสองด้าน) และค่าดัชนีพื้นที่ผิวรากนั้นจะอยู่ที่ประมาณ 15-30 ด้วยเหตุนี้ การปลูกสนามหญ้า หรือไม้พุ่มใต้ต้นไม้ที่มีอยู่แล้ว มักจะทำให้ปริมาณใบและรากของต้นไม้เดิม ต้องปรับตัวลดลงไปด้วย

เนื่องจากรากของต้นไม้โดยปกติจะไปไกลกว่าทรงพุ่มของมันอีกมาก การใช้สารฆ่าเชื้อโรคหรือสารกำจัดวัชพืช ควรต้องทำด้วยความระมัดระวัง เพราะไม่แน่ อาจเป็นเหตุให้ต้นไม้ที่อยู่ห่างออกไปกว่า 20 เมตรตายลงได้

ความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับรากของต้นไม้ ว่ามันอยู่ที่ไหนและอะไรที่เป็นปัจจัยให้มันแข็งแรงสมบูรณ์ได้ จะช่วยให้เราดูแลต้นไม้ได้ดียิ่งขึ้น ทำให้ต้นไม้เป็นที่รื่นรมย์ให้เราไปชั่วลูกชั่วหลาน