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杨树作为我国常用的速生材树种之一,在生长过程中易受到环境和重力的影响,产生应拉木。与正常材相比,应拉木在结构和性能方面存在很大差异,且在加工利用中存在起毛、夹锯、开裂等一系列问题。系统性地研究杨木应拉木的细胞壁壁层结构、化学组成和微观力学,有利于深入理解杨木应拉木细胞壁的结构特点以及应拉木和正常材之间差异,并为人工林杨木高效利用及定向培育提供理论依据。因此,本文以无性系杨木应拉木为主要研究对象,主要采用光学显微镜（OM）和纤维离析的方法对杨木应拉区和对应区木材的组织形态进行了观测;利用透射电镜（TEM）和X射线衍射仪（XRD）观测了杨木应拉区和对应区木材细胞壁的超微构造;采用美国可再生实验室方法（NREL）、傅立叶红外（FTIR）和显微拉曼光谱仪对杨木应拉木化学成分和木质素的微区分布状态进行了测定;利用纳米压痕仪对杨木应拉木细胞壁的微观力学进行了测定。本论文主要研究结果,如下:（1）杨木应拉区木材的木纤维组织比量（69.50%）比对应区（61.09%）高,导管组织比量（21.73%）比对应区（30.35%）低,木射线无较大差异。应拉区中胶质木纤维组织比量平均值为48.66%,沿髓心到树皮方向,第七生长轮木纤维全为胶质木纤维。杨木应拉区和对应区离析木纤维均属于中长纤维,长度分别为1158.31μm和1106.67μm。两者长宽比则分别为55.24和44.18,因而,应拉区木材的木纤维更适用于制浆造纸。（2）杨木应拉区木材胶质木纤维的壁层结构为P+S1+S2+G结构,对应区木材木纤维的壁层结构为典型的P+S1+S2+S3结构。应拉区胶质木纤维的S1层、S2层和G层的平均厚度分别为0.61μm、1.22μm和2.53μm,其中G层占纤维比例最高;对应区木材木纤维的S1层、S2层和S3层的平均厚度分别为0.33μm、2.28μm和0.14μm,S2层为最厚壁层。（3）杨木应拉区木材S2层和G层的平均微纤丝角分别为16.89°和5.69°,杨木对应区木材S2层的平均微纤丝角为17.27°。杨木应拉区木材沿髓心向树皮的方向,木材S2层微纤丝角呈现减小的趋势,G层微纤丝角则无显著差异。杨木对应区木材S2层微纤丝角呈现出与应拉区木材S2层微纤丝角相同的趋势。（4）杨木应拉木应拉区木材的结晶度平均值为48.31%,对应区木材的结晶度平均值为44.03%,且位于对应生长轮位置的应拉区木材结晶度均比对应区木材高。（5）杨木应拉区木材中纤维素、半纤维素和木质素的含量分别为58.91%、12.01%和21.99%;对应区木材中纤维素、半纤维素和木质素的含量则分别为41.53%、17.08%和28.1%。应拉区木材在1730cm-1、1594cm-1和1509cm-1附近三处特征峰强度均明显低于对应区木材,且特征峰比值的结果也表明,应拉区木材的纤维素含量比对应区木材高,半纤维素和木质素的含量比对应区低。（6）杨木应拉区和对应区木材的木质素的分布规律基本一致,在CC和CML处沉积了大量木质素,其中CC处的木质素含量最高,在次生壁S中的木质素含量相对较低,且应拉区细胞壁中的木质素的相对含量要明显低于对应区的细胞壁木质素的相对含量。（7）杨木应拉区中G层的平均纵向弹性模量最高,其次为S2层,S1层细胞壁最低,对应区木纤维各壁层中则S2层最高。在细胞壁的硬度方面,应拉区和对应区木纤维中最高的分别为G层和S2层。在木材细胞壁刚度方面,杨木应拉区和对应区的木纤维都产生了与纵向弹性模量相同的结果。此外,应拉区木纤维细胞壁中的平均纵向弹性模量、刚度和硬度与对应区细胞壁均有显著性的差异,应拉区木纤维的平均纵向弹性模量（12.64GPa）和硬度（0.38GPa）均比对应区木纤维高（9.71GPa;0.26GPa）。