本论文采用盆栽与田间试验相结合的方法，先以楸树(Catalpa bungei)3个无性系盆栽苗(1-4、7080、015-1)为研究对象，2011年7月对3种楸树无性系在干旱胁迫下的水分生理特征、光合特性、渗透调节物质、保护酶、生物量和根系特征值等方面进行了深入分析和系统研究，探索不同楸树无性系苗木在干旱胁迫过程中的生理响应；同时，在野外条件下，通过研究29个楸树无性系林木(6523、001-1、002-1、004-1、008-1、01、011-1、013-1、015-1、02、038、7080、1-1、1-2、1-3、1-4、2-1、2-2、2-6、2-7、2-8、9-1、9-2、大叶、光叶、灰3、洛灰、线灰、小叶)的叶解剖结构特点以及不同立地条件下各无性系的生长生理特性差异，筛选出节水抗旱的优良无性系，为楸树速生丰产林的营造提供理论依据。主要研究结果如下：　　(1)楸树属高耗水树种，单株日耗水总量(1547.1～1568.3 g·d-1)明显高于其他树种，但其耗水速率却相对较低(112.9～130.4 g·m-2·h-1)，对干旱环境具有一定的适应性。随着干旱胁迫程度的加剧，叶水势呈下降趋势，单峰耗水速率日变化曲线逐渐趋于平缓，各无性系通过关闭气孔，减少蒸腾，提高热耗散以减少过剩激发能的产生，累积渗透调节物质等方式来适应干旱胁迫环境，但各指标的变化幅度有很大不同，体现了3个无性系基因型的差异。其中无性系7080的叶水势，净光合速率、WUE、叶绿素荧光动力学参数、酶活性等受干旱胁迫影响较小，渗透调节物质含量较高，虽然根系受到干旱胁迫的影响较大，总体上还是显示出较强的抗旱性。其次是无性系015-1，其根冠比胁迫后增加了16.30％，根长、根尖等根系特征值分别增加了19.83％和139.19％，更倾向于将更多的生物量分配到根系中以吸收水分。无性系1-4的地上部分和地下部分受到的影响都较为严重，抗旱能力较差。　　(2)通过主成分和因子分析方法筛选出了可以综合评价楸树无性系苗木节水抗旱性的指标体系，包括：①生长指标：根干重、茎干重、叶干重；②根系形态指标：长度、表面积、体积、平均直径、根尖数、分叉数；③节水指标：耗水量、耗水速率、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Cond)、瞬时水分利用效率(WUE)；④抗旱指标：叶水势、净光合速率(Pn)、气孔导度(Cond)、叶绿素荧光动力学参数(Fv/Fm、Fv/F0)、叶绿素含量、游离脯氨酸、叶可溶性糖、SOD。　　(3)楸树无性系为典型的异面叶，主脉发达，具有异常维管束，叶被腺毛，部分无性系叶表面存在表皮毛，气孔分布于下表皮，体现了长期适应干旱环境的旱生构造。叶片厚度、栅栏组织和海绵组织的厚度在反应抗旱能力上最为灵敏，依据这3个指标可将29个无性系分为4类，并进一步证实了盆栽试验的结果，3个无性系的抗旱能力为7080>015-1>1-4。　　(4)不同立地条件下的无性系生长情况有很大差异，这种差异是由各调查地的气候特征、土壤理化性质、各无性系的光合生理及长期水分利用效率共同作用形成的。各调查地中甘肃的土壤理化性质相对较好，土壤肥力水平高于洛阳和南阳，无性系叶片养分元素含量也较高，生长表现较好，但是不同季节的叶片N、P质量比<14，表明3个调查地的无性系均受到N抑制，应在生长初期增施N肥以更好的促进无性系生长。综合得出，29个无性系中，008-1在速生、节水及抗旱等方面均表现较好，具有很强的适应能力，是造林首选的优良无性系。此外015-1、9-2、1-2、2-7等无性系也是较好的优良无性系，其他无性系应根据具体的造林目的选择合适的无性系进行栽培。