树木内的细胞和导管每年重复一次由大到小，材质由松到密的变化，从而就形成了色泽、质地不同的一圈圈环纹。

年轮由形成层每年的活动而产生。春天，气候温和、雨量充沛，对树木的生长有利，这是形成层细胞分裂旺盛，新产生的细胞大而明显，导管又大又多，因此，木材就显得颜色淡，质地松软。入夏以后，随着气温增高。雨量减少，特别是到秋天，天气渐冷，雨量更少，形成层活动减弱，分裂出的细胞形状小，加上细胞壁厚，导管又少，木材显得致密而坚硬，颜色也深。

年轮是鉴别植物年龄最可靠的依据。年轮并不是一种明显的条纹，而是因为细胞的大小及颜色差异造成的层次感。树木在春天的时候，由于生长条件适合，分裂出来的细胞较大，颜色则较浅。当秋季来临，气温降低，分裂出来的细胞自然较小，颜色也较深。就这样，春秋两季所生出来的木材细胞，由于大小及颜色上的差异，就变成了类似环纹的“年轮”。

1）树种的类属：例如杨树及毛桐的年轮宽，黄杨及山茱萸的年轮就非常窄

2）树木的年龄：树木在生长初期所形成的年轮是越来越宽，但以后随着树龄的增加，就逐渐变窄。

3）生活环境条件：例如格林兰北纬73度处的灌木桦，它的平均年轮宽度不超过0.05毫米，但在欧洲中部某一植物园中，同一种小桦的平均年轮宽度则为1.6毫米。

在生长季节早期形成的木材。早材细胞空隙较大，细胞纤维较少，因而质地酥松，颜色较浅。

在生长季节晚期形成的木材。晚材细胞空隙小，纤维成分较多，细胞沉积物也较多，所以颜色较深，质地致密。

从早材到晚材，随着季节的更替而逐渐变化，虽然质地和色泽有所不同，但是不存在明显的界线。而上年晚材和当年早材之间，却有着显著差异，存在明显分界，形成树木年轮。

一个年轮中，早材和晚材界限明显，从早材过渡到晚材颜色突然变化。如云南松、马尾松、铁杉、落叶松等的木材都是这样。

一个年轮中，早材和晚材界限明显，从早材过渡到晚材颜色逐渐变化，如冷杉、云杉的木材都是如此。

木本植物的茎内，在一年内产生的多个年轮。假年轮的产生有属于植物自身的特性，有由于外界环境的影响。前者如柑桔属植物一年内可产生3个年轮，后者如气候异常或虫害发生，出现多次寒暖或叶落叶出的交替，使形成层活动有显著起伏，造成多次生长的变化，形成多个同心环层。

年轮采样使用的主要工具是生长锥。生长锥可以在不砍伐树木的前提下，获取乔木树芯样本，是不砍伐树木获取树芯的专用工具。

优点：不破坏树木，运输和采样的成本低。

缺点：相对圆盘采样来说获得的量有限。

砍伐树木，获取树木茎的完整横切面。

优点：获取的树木生长信息较为全面。

缺点：毁坏树木，采样、存储和运输成本高。

计算树木年龄

一个年轮代表着树木经历了所生长环境的一个周期的变化，通常其后是一年一个变化周期，所以年轮也就代表着一年中生长的情况。根据年轮的数目，可以推知树木的年龄，用来考查森林的年代。

了解当年气候条件

年轮的宽窄可以了解树木的经历以及树木与当时当地环境气候的关系。在优越的的气候条件下，树木生长的好，木质部增加的多，年轮也就较宽，反之年轮就窄。比如，树木最初的年轮一般比较宽，这表示那时它年轻力壮，生命力强；有时一棵树再出现了很多窄的年轮以后，突然出现有宽的年轮，这表明年轮宽的那几年，环境气候适宜，对树木生长有利。偏心年轮，说明树木两边环境不同，通常北半球朝南的一面较朝北的一面温暖，所以朝南的一面年轮较宽。

1904年的一天，道格拉斯到一位农夫家做客，院子的一根老树桩引起了他的注意，这根老树桩表面因年久而污黑。他如获至宝的仔细观察了它的年轮，发现一圈年轮很窄，他认为这正是1883年结束的长期干旱所造成的。这圈年轮外面还有11圈年轮。他问主人，砍倒这棵树的确切时间是不是1894年。主人非常惊讶，因为他说的一点不差。通过这件事，道格拉斯认识到，检查年轮类型可以知道当地过去的气象情况。不久，他成立了一个新的科学领域——树木年代学。树木年代学是一门把年轮当做时间与过去气象类型标准的尺度来研究的学科。达格拉斯还在亚利桑那大学建立了年轮研究实验室。