杨树是我国速生人工林的主要树种,在我国得到广泛种植。杨树具有速生丰产,纤维优良,密度、硬度和力学强度较小,稳定性差的特点,随着木材科学技术的不断发展,在进行加工改良后可应用于家具、地板及室内装饰木制品等高附加值产品中。对于近年来新培育的杨树无性系的材质特性未有系统研究,而探究新无性系杨木木材的物理、力学性质,并揭示影响其宏观力学性质的微观结构因子,对木材高效加工利用及无性系林木选育具有重要意义。本文选取黑杨派中的10个杨树无性系（其中50号杨,36号杨,丹红杨,南杨,N179杨,108杨,中林46,桑巨杨采伐于河南焦作,渤丰杨1号和中辽1号采伐于辽宁绥中）为实验材料,参照相关国家标准,对10个杨树无性系木材的气干密度、干缩性、湿胀性、抗弯、抗压和硬度等物理力学性质进行了测定;利用纳米压痕仪,光学显微图像分析系统,X射线衍射仪和傅里叶红外光谱仪,表征了宏观力学性质差异大的无性系杨木的细胞壁力学性质,显微构造,细胞壁超微结构（微纤丝角、结晶度、晶区尺寸）和木质素相对含量等影响木材宏观力学性质的微观结构因子特征;利用近红外光谱技术,建立了杨树无性系木材物理（气干密度）和主要力学性质的校正和预测模型。本论文试验条件下得出的主要结论如下:1、杨树无性系木材物理、力学性质变异规律（1）10个杨树无性系的气干密度在0.388～0.497 g·cm-3之间;径向、弦向、体积气干干缩率分别在1.0%～2.8%,3.5%～5.9%,4.7%～7.7%之间,三个方向全干至气干状态湿胀率分别在0.6%～2.2%,1.3%～3.2%,2.2%～4.8%之间。其中南杨气干密度,干缩、湿胀率最大,渤丰杨1号均为最小;在径向方向上,边材气干密度大于心材。（2）10个杨树无性系抗弯强度在54.9～96.2 MPa范围内,抗弯弹性模量在6.8～12.4 GPa之间,顺纹抗压强度范围为26.8～47.3 MPa,平均硬度在2348～4547 N之间。南杨和中辽1号分别是河南焦作和辽宁绥中力学性质较优的无性系。径向方向上,边材性能优于心材。2、杨树无性系木材细胞壁力学性质与微观结构变异规律（1）4个杨树无性系（50号杨,36号杨,南杨和中林46）木材细胞壁硬度在0.40～0.51GPa之间,细胞壁弹性模量在11.08～14.17 GPa之间。（2）壁腔比在0.180～0.267之间。微纤丝角范围为14.6°～17.0°。结晶度在43.8%～47.1%范围内,晶区宽度在3.22～3.90 nm之间,晶区长度在7.30～9.02 nm之间。对于木质素相对含量,特征峰高比值在1.02～1.58范围内。杨树无性系边材中纤维细胞壁厚、壁腔比、结晶度、晶区尺寸、木质素相对含量均表现出高于心材的规律,纤维细胞腔径值和微纤丝角平均值略小于心材。3、杨树无性系木材力学性质与微观结构的相关性（1）4个杨树无性系中,南杨细胞壁力学性质、壁腔比、结晶度、晶区尺寸和木质素相对含量均为最高,微纤丝角最低,宏观力学性质也为最大。杨树无性系木材的宏观力学性质与细胞壁硬度和弹性模量、纤维细胞壁厚、壁腔比、结晶度、晶区尺寸、木质素相对含量等微观结构参数均呈正相关关系,和腔径值和微纤丝角之间呈负相关关系。（2）抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度以及硬度与壁腔比、微纤丝角、结晶度、I1509/I1379特征峰高比之间的相关系数的相关系数在0.60～0.82之间。细胞形态及细胞壁各影响因子相互叠加,共同影响决定了木材的力学性质。4、杨树无性系木材物理、力学性质的近红外光谱快速预测（1）使用横切面光谱信息,进行气干密度、抗弯强度和硬度预测时选取一阶导数法,进行抗弯弹性模量和顺纹抗压强度预测时选取MSC法,建立近红外偏最小二乘模型时能基本实现对杨树无性系的物理、力学性质的快速预测。（2）10个杨树无性系气干密度预测模型相关系数在0.55～0.74之间,抗弯强度预测模型相关系数在0.18～0.71之间,抗弯弹性模量预测模型相关系数在0.51～0.68之间,顺纹抗压强度预测模型相关系数在0.55～0.76之间,硬度预测模型相关系数为0.62。（3）不同采谱方式和光斑大小对抗弯强度和顺纹抗压强度的预测模型效果有一定影响,多点采谱时得到的抗弯强度模型效果优于一点采谱;光斑大小为15mm,一点采谱时建立的顺纹抗压强度模型较好。