植物中碳的储藏形式主要是非结构性碳水化合物NSC（包括淀粉和蔗糖、葡萄糖、果糖等可溶性糖）和脂肪。氮是光合物质代谢和植物生长的关键性因子，是林木生长需求量最多的限制性养分，调节生物和非生物因子对植物光合作用影响。植物叶片碳氮生理，影响植株整个系统碳氮生理，并贯穿于植物整个生命过程，且二者关系密切，并受到气候和环境因子影响。长期以来人们通过各种手段模拟气候变化来检测植物生理响应，但鲜见结合气候数据来研究植物空间和时间上的碳氮生理变化及机理，本文针对这一现状，探讨了针叶树叶片不同时间、不同空间碳氮生理以及与气候因子之间、针叶与其它组织之间碳氮生理关系及机理，为揭示针叶生理生态调适机理机制、解释植物的碳氮生理与环境因子之间关系提供依据。　　 本文以长白山天然阔叶红松林地和露水河种子园为依托，以红松（Pinuskoraiensis）一年和两年生针叶、露水河人工林种子园不同种源健康红松家系和无性系子代一年生针叶，红皮云杉（Piceakoraiensis）、冷杉(Abiesholophylla)六年生针叶和相对应六年木质部为研究对象，分析了不同时间空间尺度上针叶树叶碳、氮生理变化以及不同时空尺度上针叶与其他组织之间碳氮生理关系及与气候因子的关系，得到以下主要结论:　　 (1)一年生叶碳水化合物（单位质量和单位面积）、总氮（单位面积）显著高于当年生叶;以质量比计算所得叶含有总氮量、比叶面积(SLA)显著低于当年生叶;针叶淀粉（STmass和STarea）、δ13C，andNarea受到树冠不同方位显著影响，南向要高于北向;垂直方向上，从树冠顶部到底层，叶Nmass浓度显著下降，STmass和STarea、δ13Cvalues显著升高。叶在树冠中不同位置与光环境，影响针叶光合作用和水分利用能力，从而影响叶片淀粉积累和稳定性碳同位素分辨力。　　 (2)长白山北坡760-1420ma.s.l.海拔范围内，红松针叶碳氮状态与树冠内外温度和湿度显著相关。高海拔叶δ13C，NSC，可溶性糖和总N较高，且叶δ13C，NSC，可溶性糖和总N与树冠内、外温度显著负相关，也与树冠内、外湿度显著正相关。　　 (3)不同种源的红松子代生长在同一环境中，碳生理特性具有趋同性;家系和无性系之间碳氮生理差别显著，家系叶NSC、总N、SLA和C-N比均显著高于无性系;同一棵树的家系和无性系不同生长性状情况下，家系生长性状良好的叶NSC显著高于无形性，无性系中生长良好的叶δ13C显著高于家系。　　 (4)沙松和红皮云杉叶同位素与对应年份木质部同位素显著正相关，且木质部δ13C高于叶δ13C，年均气温对碳分馏过程中起更关键作用，木质部δ13C和叶δ13C值均与年均气温显著相关，而未显示与年均降水和大气湿度显著相关性。