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本论文以浙江省开化县4株无性系人工林杉木(Cunninghamialanceolata)为研究对象,从株内及株间杉木木材性质的变异规律着手。利用光学显微镜测量、X射线衍射法(XRD)、微力学拉伸等材料结构与性能表征方法,研究了人工林杉木的管胞形态特征、基本密度、组织比量对其物理力学性能的影响,建立了微观构造与物理力学性质之间的关系模型。研究结果如下:1.微观构造研究:管胞长度变异模式属于Pashin Ⅰ型;管胞长宽比由髓心到树皮亦呈增加趋势,存在一定的波动;管胞宽度与管胞双壁厚随着生长轮龄增加呈现略微的增大趋势,变化规律不明显;其余管胞形态指标径向无明显的变化规律。无性系间,在0.05水平下,管胞双壁厚差异极显著;管胞宽度、管胞壁腔比差异显著;管胞长度、管胞长宽比差异性不显著。无性系间杉木组织比量差异性不显著。2.物理力学性能研究:杉木基本密度径向变异模式相似,即从髓心到树皮,基本密度呈增大趋势。且0.1水平下,不同无性系间杉木基本密度差异不显著。不同无性系杉木中,杉木边材结晶度、MOR、MOE值均大于心材,但株内及株间均无显著性差异。微切片抗拉强度径向变异规律显著,随着生长轮龄的增加逐渐增大,且0.01水平下,株内及株间变异差异性显著,重复力为0.909,受遗传因素影响较大。3.解剖特性与物理力学性质的相关性分析:基本密度与结晶度、MOR、抗拉强度,管胞长度与管胞比量,管胞宽度与管胞木射线比量,结晶度与MOR、抗拉强度,MOR与微切片抗拉强度呈极显著正相关关系。基本密度与管胞比量、MOE,管胞长度与MOR,管胞宽度与结晶度、MOE,管胞长宽比与薄壁组织比量,管胞比量与MOE,结晶度与MOE,MOR与MOE呈显著正相关关系。基本密度与薄壁组织比量,管胞长度与木射线比量,管胞宽度与管胞比量、MOR,管胞长宽比与结晶度、抗拉强度,管胞壁腔比与结晶度、MOR、抗拉强度,木射线比量与MOR,薄壁组织与结晶度、MOR、MOE、抗拉强度呈极显著负相关关系;管胞宽度与MOE、抗拉强度,木射线比量与MOE呈负相关关系。4.建立对数方程描述4株无性系杉木管胞长度及基本密度与树木生长轮龄的相关关系;管胞长宽比、顺纹抗拉强度与生长轮龄变化模型以幂函数方程拟合较好;ⅢI号杉木管胞双壁厚、Ⅳ号杉木管胞宽度与生长轮龄变化模型以三次方程拟合较好。建立基本密度与力学性能的相关关系,相关模型以一次方程和幂函数方程拟合较好,且基本密度与抗弯强度的相关性>基本密度与薄片抗拉强度的相关性>基本密度与抗弯弹性模量的相关性。杉木的抗弯强度与抗弯弹性模量以一元回归方程拟合程度较好,相关系数在0.571～0.703。5.分析杉木10个解剖特性指标对抗弯强度、抗弯弹性模量、微切片抗拉强度的影响,得出影响杉木抗弯强度的主要解剖因子有基本密度、管胞宽度、管胞壁腔比、管胞比量和结晶度,模型为:y=17.001x1+2.433x3+7.92x6+14.237x7+7.457x10-47.824;抗弯弹性模量与解剖因子基本密度、管胞长度、管胞比量和木射线比量相关,预测模型为:y=4006.679-13.52x1+8.44x2+0.504x7-0.17x8;微切片抗拉强度与解剖因子基本密度、管胞长度、管胞比量和结晶度相关,预测模型为:y=212.83x1+3.84x2+0.46x7+4.13x10-63.06。