气候变化是影响森林生态系统结构和功能的重要因素之一。气温上升诱导的干旱导致树木生长减缓、死亡率增加已成为国际热点研究问题。中国北方半干旱区森林树木生长衰退、死亡事件亦被广泛报道。木质部水力性状塑性响应及其调整对树木缓解环境压力起到非常重要的作用。近年来，定量化木材解剖结构特征结合传统树木年代学在研究树木生长与气候关系具有广泛的应用前景。然而相关
研究在国内还未引起足够重视。
      本文应用树木年代学与定量化木质部解剖结构特征的研究方法，获取径向生长、木材解剖结构特征（导管面积、导管数量、导管总数、水力直径、理论水分传导率等）、气候信息等综合资料，选择中国北方暖温带气候响应敏感区进行样点布设：在水平梯度上，选择黄土高原干旱半干旱区人工刺槐林布设降雨样带；在垂直梯度上，选择北京东灵山半干旱半湿润区天然辽东栎林布设海拔梯度带并
采集树木年轮样品。然后分析树木径向生长、早材解剖结构以及它们对气候的响应的时空变异特征，并对同一地区不同树种气候适应性进行评估，最后阐释全球变化背景下不同树种早材结构的反馈、调整以及水分传输应对气候变化的适应过程。主要结果归纳如下：
    水平梯度上：（i）延安以南地区，气候变暖促进刺槐（Robinia pseudoacacia）细胞扩展，形成直径较大的早材导管以提升水分传导能力，但会增加木质部管孔栓塞的风险，进而引发水力学故障；（ii）水分胁迫加强的延安以北地区，水分亏缺限制了树木的径向生长，导水结构特点亦展现高弹性及调整能力，树木通过产生填充物堵塞导管，以提升水分传输的安全性，体现有效性和安全性的权衡；（iii）然而，延安以北地区，固碳能力和水分传导能力均降低，导致人工刺槐林生产力和生态效益严重受阻。在典型的干旱半干旱区：（iv）羊圈沟小流域本土物种山杏（Armeniaca sibirica）长期维持较弱的导水能力，树木能适应生长季的水分胁迫过程，而引入物种刺槐主要以导水效率优先的策略来提升从根系到叶片的供水能力，这种水分传导策略可能引发水力学故障；（v）在任家台小流域，本土树种辽东栎（Quercus wutaishanica）和引入物种刺槐均通过产生面积大而数量少的导管来应对气候压力，因而这两个树种在未来的气候场景下均可能引发水力学故障。因此，通过对比只有本土物种山杏能较好适应当地的气候条件。
    垂直梯度上：（i）低海拔（1040m）和中海拔（1400m）地区辽东栎主要受到温度上升诱导的干旱胁迫作用，径向生长减缓。木质部解剖特征通过导管面积增加，数量减少的互补性状特征来优先促进水分的传导和提取，因而不存在有效性和安全性权衡；（ii）在高海拔（1800m）地区，树木径向生长未受干旱胁迫的抑制作用，温度上升反而能促进森林的生产能力，木质部解剖结构特征亦通过同时增加导管数量和面积来全面提升水分传输的效率以促进植物的生长，因此体现出气候变暖的正面效应。在北京东灵山中海拔地区，通过4 个不同树种的气候响应和导管解剖结构的对比，结果表明：(iii) 径向生长受到水分胁迫的程度为辽东栎>核桃楸（Juglans mandshurica）>黄檗（Phellodendron amurense）>大果榆（Ulmus macrocarpa）；(iv) 辽东栎、核桃楸、大果榆的导管数量随着导管面积的增大而减少，水分传导效率优先，而黄檗的导管面积和导管数量均维持一定的弹性关系，兼具水分传导的有效性和安全性。综合树木径向生长和导管导水特征，大果榆具有较强的耐旱能力，黄檗具有十分合理的水分传输策略；而核桃楸和辽东栎均明显受到水分胁迫的作用，碳积累量呈下降趋势，导管传导效率优先的策略将增加水力学故障的风险。
      刺槐与辽东栎在导管解剖结构上维持相似的特征，但刺槐通过侵填体的生长堵塞导管，降低植物的导水的实际面积/直径，体现出高弹性的应对气候调整能力；而辽东栎无论是在黄土高原半干旱区，还是在北京东灵山中低海拔地区，仍长期维持较高的导水效率，体现出较强的抵抗力，在未来暖干化的背景下，加快树木生长衰退、死亡的命运。
      本研究创新性地在中国北方气候敏感区对树木径向生长和导管解剖特征的水分输导机制，以及它们与气候要素的关系做了探讨；评估了黄土高原降雨样带上和北京东灵山海拔梯度带上的不同树种应对气候变化的能力；初步归纳人了工刺槐林以及辽东栎天然林木质部解剖结构对气候变化的响应机制，对黄土高原生态恢复建设和北京东灵山自然保护区经营和管理具有一定科学指导意义。