树木年轮因其分布广泛、容易获取、时间序列连续、定年准确以及其对气候变化响应敏感，而成为研究过去气候变化的最重要的代用资料之一。本文以我国东北地区落叶松属两个特有树种为研究对象，分析了树轮生长与森林结构特征以及树轮生长对气候响应的时空差异;两个树种的年轮宽度出现一致的低生长期，指示了20世纪50年代东北地区气候突发或异常事件尤其是干旱事件;构建了气候驱动的长白落叶松年轮宽度模型，结合被广泛认可的未来气候变化预测数据，预估了未来气候变化下的长白落叶松森林生长趋势。通过上述工作，得出以下主要结论:　　一、海拔梯度上的长白落叶松树轮生长既存在显著相关性也表现出了因海拔分布、立地不同而产生的生长差异，树轮密度的一致性高于树轮宽度，总体来说，中海拔层面的树轮生长表现出海拔梯度上的过渡性和连接性。　　二、树轮采样工作和森林生态调查综合结果显示，海拔梯度上的长白落叶松森林具有地带性特征。森林结构存在差异，包括年龄组成、胸径大小、树高层次、冠层结构以及物种丰富度差异，低海拔层面树木年龄结构最复杂、林下植被以小灌木为主，中海拔层面树木年龄组成单一且年龄最小、平均胸径最大、平均树高最高、更新最多、林下植被以草本为主、物种丰富度最为丰富，高海拔层面森林结构复杂度居中，林下植被以高山灌木为主。　　三、海拔梯度上的长白落叶松7个树轮生长指标的年表对气候响应均存在空间差异，以年轮宽度与气温相关性为例，三个海拔高度的年轮宽度受前一年生长季后与冬季以及当年生长季前的气温要素控制（包括前一年9月、12月、2月、3月、4月），中、高海拔层面年轮宽度对当年多月份气温响应积极(中海拔为5月、9月，高海拔为6月、10)，高海拔处的主要起作用月份比中海拔处推迟约一个月。　　四、长白山地区在1989年左右出现显著增温趋势，其他气候因素也出现不同程度的不稳定性，以1989年为分界，长白落叶松树轮生长对气候响应表现出时间分异，树轮宽度对各气候要素的变化均表现一定的敏感性，尤其对增温响应积极;树轮密度对气温、降水变化响应相对较稳定，太阳辐射时长增加后不再是树轮生长的抑制因子，而逐渐下降的相对湿度不利于树轮生长。　　五、三个样点兴安落叶松树轮生长特征明显，其中低海拔WML与中海拔GLS样点在共有时段(1827-2008)表现出较一致的生长趋势和振荡，同属低海拔的BMS样点树轮生长呈缓慢下降，可能由于采样点差异（位置、坡度、坡向等）导致了采样点气候差异。　　六、三个样点兴安落叶松树轮生长对不同的气候要素响应敏感，以晚材密度为例，WML晚材密度对春、夏、生长季的气温响应积极而受到夏季相对湿度控制，BMS晚材密度与生长季后期平均气温、春夏相对湿度均呈显著负相关，GLS晚材密度则受到气温、降水、太阳辐射时长及相对湿度的综合影响。　　七、东北地区落叶松属年轮宽度在1949-1961年左右出现了大致相似的低生长时期，由于年轮宽度对气温、降水等气候要素均响应敏感，比对历史资料记载发现，这一低生长期指示20世纪50年代左右突发或异常事件尤其是大范围干旱事件。　　八、以广义可加模型为基础，利用多个气候因子为自变量构建了气候驱动的长白落叶松年轮宽度模型，校正后决定系数(Adjusted R2)为0.671，拟合程度较好，可以解释87.8％的年轮宽度变化。　　九、引入被广泛认可的IPCC框架协议下的气候模型BCC-CSM1-1中四种情景方案预测的气候变化数据，预估未来气候变化下至2050、2070年的长白落叶松年轮宽度，结果显示至2050年时，温室气体排放浓度极低时，长白落叶松年轮宽度持续稳定增长;温室气体排放浓度很低时，长白落叶松年轮宽度先增长而后至2070年有小幅下降;温室气体排放浓度更高时，气候变化可能会对长白落叶松生长产生巨大压力甚至破坏。相比于2008年，长白落叶松森林生长在未来气候变化下将呈上升趋势。　　本论文是将树轮生态学与生态环境模拟及预测相互结合的一项尝试，在研究树木年轮生长对气候变化响应与指示的同时，试图拓展树轮生态学在研究森林生态、保护及经营管理上的应用价值。