Una especie arbórea fundamental para la restauración ecológica en regiones kársticas, exhibe una notable adaptabilidad a los entornos de desertificación rocosa kárstica (KRD) caracterizados por alta heterogeneidad y pobreza de nutrientes. Sin embargo, los mecanismos subyacentes a la respuesta de su sistema radicular al estrés KRD espacialmente variable siguen siendo poco elucidado. En este estudio, se empleó un sistema de raíces divididas para simular condiciones de sustrato heterogéneas, incluyendo arcilla, grava uniforme (estrés global) y arcilla/grava particionada (estrés parcial). Encontramos que bajo estrés parcial, el sistema radicular experimentó especialización funcional, y las raíces en arcilla mejoraron la adquisición de recursos, mientras que las raíces en grava elevaron significativamente la tolerancia al estrés. Esto fue respaldado por un aumento en la relación raíz:parte aérea, una mejor conservación de nutrientes y una regulación localizada al alza de enzimas y metabolitos clave. El perfilado multi-ómico descubrió además una profunda reprogramación de vías críticas como la biosíntesis de fenilpropanoides, el metabolismo de ácidos grasos y el metabolismo de glutatión, destacando mecanismos robustos de defensa antioxidante y estabilización de membranas. Nuestros hallazgos demuestran que optimiza el uso de recursos en hábitats kársticos heterogéneos a través de la división espacial del trabajo a nivel del sistema radicular, orquestada por adaptaciones morfológicas, fisiológicas y moleculares integradas. Este estudio proporciona una nueva perspectiva sobre la adaptación de las plantas a la heterogeneidad ambiental y ofrece ideas prácticas para cultivar árboles resilientes al estrés y restaurar ecosistemas kársticos degradados.