【目的】对北京昌平和河北廊坊13个黑杨派无性系引种试验林5～6年生生长性状开展遗传变异分析，并对河北廊坊试验林生长性状与3年生上、中、下3个冠层水平上叶片解剖性状和气孔性状进行相关性分析和多性状综合评价，以用于无性系生长性状间接选择，从而提高选择效率和缩短育种周期。【方法】选用2根1干、规格一致的苗木在北京昌平和河北廊坊营建无性系对比试验林，株行距分别为3 m×4 m和3 m×5 m，完全随机区组试验设计，3次重复。对两个地点试验林测定5～6年树高和胸径，并进行多因素方差分析。利用河北廊坊试验林3年生各无性系每一区组选2株平均木，依照树冠自然分枝轮序，由上至下依次分上、中、下层，在各冠层南面方向上各取1个代表性一级分枝，由顶端向下选取第6—10个叶片中1个完整、成熟叶片，测定叶片解剖性状（栅栏组织、海绵组织、总厚度）和气孔性状（气孔密度与长度），对生长性状与不同冠层叶片性状进行相关性和主成分分析。【结果】两个地点生长性状遗传参数比较结果表明：北京昌平性状变异系数（15%～47%）大于河北廊坊（13%～30%），广义遗传力和重复力均小于河北廊坊，除了北京昌平树高广义遗传力（0.03）和重复力（0.24）均最小，两地点其他生长性状广义遗传力和重复力均大于0.32和0.82。方差分析结果表明，不同无性系间生长性状差异均为极显著，不同地点间生长性状差异为显著或极显著，且除6年生材积外，其他性状的地点与无性系间交互效应显著或极显著，相同无性系在两个地点间性状差异显著，其中，Br杨、Ti杨、La杨、Por杨和108杨5～6年生胸径和材积在两地点间的差异显著。相关分析结果表明，5～6年生胸径和材积与不同冠层叶片上表面气孔密度之间呈显著负相关，与叶片解剖性状和其他气孔性状间相关性不显著。生长性状和叶片性状主成分分析（PCA）结果表明，生长性状与3个冠层叶片性状（共计11个性状）前4个主成分累积贡献率分别为85.5%、87.2%、90.7%，以前2个主成分为综合指标，可将13个无性系分为3类，其中生长量大的一类有8个无性系，其叶片厚度较大，上表皮气孔密度和海绵组织厚度较小。【结论】黑杨派无性系5～6年生胸径和材积主要受遗传效应和一般环境效应影响，且生长性状基因型与环境互作效应较强，其中，Br杨、Ti杨、La杨、Por杨和108杨生长性状受环境影响程度大于其他无性系。胸径和材积与不同冠层叶片上表面气孔密度显著负相关，叶片气孔性状可用于黑杨派无性系生长性状的间接选择。