在当前发展可持续林业的背景下,选育高产的造林树种至关重要。由于木质部的水分运输能力极大影响了生物量积累过程,因此水力学特性也许可以用来反映造林树种的高产潜质。为了将水力学特性应用于高产树种的快速选育,对水力学特性与生长速率及生物量关系的研究至关重要。本研究选择了9个具有生长差异的I-101（Populus alba）×84K（P.alba×P.glandulosa）杨树无性系,通过连续3年测定水力效率（分为茎段、小枝、根系和整株等4个层面）和生长指标（地上部分生物量和生长速率）,分析了各层面水力效率与生长的关系及其在3年中的稳定性,区分量化了各器官水力阻力的大小及分布规律;通过测定气体交换指标以及叶水势,探究了水力效率与叶片气体交换过程的关系;通过测定枝条的水力安全性以及木质部解剖结构特征,阐明了水力安全性与生物量的关系,揭示了决定生长和水力学特性的木质部导管及纹孔特征。主要结论如下:（1）三年中,九个无性系的地上部分生物量和生长速率差异显著,而且差异能够逐年稳定维持。各无性系茎段层面的水力效率在年份间变化显著,而大部分无性系能够维持较大层面（小枝、根系以及整株）水力效率的稳定。各层面的水力效率与地上部分生物量及生长速率之间均呈正相关,但茎段层面的相关性仅在第一年显著,而较大层面的相关性则可以在三年中保持显著。另外,茎段水力效率反映整株水力效率的能力逐年减弱。（2）九个无性系各器官的水力阻力大小差异显著,而阻力分布规律差异较小。根系水力阻力占比最大,但与地上部分阻力相近。地上部分阻力中,茎和叶的阻力占比相近,叶柄阻力仅占整株的3%左右。大部分的茎阻力分布在主干,当年生侧枝阻力只有茎主干阻力的一半。大多数无性系能够维持各阻力大小及其占比在年份间的稳定。各阻力大小与地上部分生物量和生长速率之间显著负相关,而阻力分布规律与生长之间的相关性并不显著。（3）水力效率与气孔导度以及叶水势之间正相关,与瞬时水分利用效率负相关。气体交换参数与地上部分生物量及生长速率之间无显著相关性。（4）无性系在枝条栓塞脆弱性和木质部解剖结构方面差异显著。木质部水力安全性与水力效率之间,以及水力安全性与地上部分生物量之间均存在权衡关系。水力效率、栓塞脆弱性以及生长均与导管直径、水力直径呈正相关,与导管机械强度呈负相关。高产无性系的纹孔膜更大、更薄,孔洞更大,纹孔口更小,纹孔室更浅。综上,本研究揭示了水力效率与生长的密切关系,发现更大层面的水力效率（小枝、根系和整株）可以更可靠地反映杨树高产潜质,未来也许可作为速生高产杨树品种的快速选育指标。各器官的水力阻力均与生长密切相关,而阻力分布规律并不是决定生长的主要因素。水力效率与气孔导度存在协调关系,并且此关系由叶水势介导。导管直径、机械强度以及纹孔超微结构可对木质部水力学特性和树木的高产潜质产生决定性影响,同时也是水力安全性与水力效率以及水力安全性与生长之间存在权衡关系的基础。