植物生长由于受到季节的影响而具有周期性的变化，在树木茎干韧皮部的内侧，有一层细胞生长特别活跃，分裂快，能形成新的木材和韧皮部组织，这一层称为“形成层”，树干增粗全是它活动的结果。
春夏两季，天气温暖，雨水充足，形成层细胞的活动旺盛，细胞分裂较快，向内产生一些腔大壁薄的细胞，输送水分的导管多而纤维细胞较少，这部分木材质地疏松，颜色较浅，称为“早材”或“春材”。
夏末至秋季，气温和水分等条件逐渐不适于形成层细胞的活动，所产生的细胞小而壁厚，导管的数目极少，纤维细胞较多，这部分木材质地致密，颜色也深，称为“晚材”或“秋材”。
每年形成的早材和晚材，逐渐过渡成一轮，代表一年所长成的木材。在前一年晚材与第二年早材之间，界限分明，成为年轮线。但生长在热带的树木，只有在旱季和雨季交替的地区才有年轮，而生长在四季气候相差不多的地区，一般树木年轮不明显。有些树种一年内可生长几轮，像柑橘树每年有3轮，这种年轮为假轮，由于它的宽度不大，轮的界限不明显，与真轮很容易区别。
为什么树木年轮有深有浅
年轮有个很显著的特点，那就是不管粗粗细细、弯弯扭扭，总是一道深、一道浅地相间排列，为什么年轮会有深深浅浅的不同呢?我们知道，植物的生长发育都是细胞不停分裂的结果，茎干的增粗也不例外，但只限于双子叶类的多年生木本植物才能不断增粗。那是因为它们茎的树皮(韧皮部)和木质部之间有一种特殊组织，在植物学中称为形成层。形成层向外分裂的细胞形成树皮(韧皮部)，向内分裂细胞形成木质部。但是，它们分裂所生成的细胞数量有很大差别，向内分裂要比向外分裂产生的细胞多得多，所以木质部不断加粗，而树皮的厚度基本保持不变。
不仅如此，形成层细胞的分裂速度会受到季节影响，从而表现出周期性的变化。在春夏两季，天气温暖，雨水充沛，形成层分裂出的新生细胞又大又多，所以，这段时期所形成的木材质地疏松，颜色较浅;到夏末至秋季，气温和水分等条件逐渐不适于植物的生长，形成层的分裂速度减慢，分裂出的细胞也变得比较小，所以，这段时期所形成的木材质地紧密，颜色就较深。到了冬天，树木进入休眠状态，形成层停止了分裂，树木也停止了生长。正是因为周而复始的季节变化，导致形成层分裂速度也发生周而复始的相应变化，才使我们见到的年轮有了深深浅浅的形态。
但是，并非所有的植物都有形成层细胞，都会增粗自己的“腰身”。其实在植物界中,只有裸子植物和双子叶植物才有这种形成层。例如，很多属于单子叶植物的草本植物，由于没有形成层组织，就无法增粗它们的茎干。
在深深浅浅的年轮中，还包括着很多植物学家才能解读的信息。其实，每个年轮包含一层较宽的浅色和一层较窄的深色，它们就像自然界的“特殊文字”，忠实地记录了树木生长地区的气候环境变化情况。因为，在优越的气候条件下，树木生长良好，木质部增加得多，年轮也就显得比较宽。反之，如果某一圈年轮比较薄的话，就说明那一年的气候比较差，比如寒冷、干旱、病虫害等。除此以外，我们还可以利用年轮来测定死去多年的老树的生存年代。例如，如果有连续三年的干旱，就会使得树木形成三个较狭窄的年轮，这对于同一地区同一时期生长的树木都是一样的，无论它是大树还是小树。这样，我们可以从一棵活着的树上找出干旱发生的准确年代，再从死去的老树上找出相应的年轮，这样就可以推算出老树的生存年代了。
树木的年轮有什么特点
1、树木年轮是在树木茎干的韧皮部里的一圈形成层。在一年中，形成层细胞分裂活动的快慢是随着季节变化而变动的。
2、春天和夏天，气候最适宜树木生长，形成层的细胞就非常活跃，分裂很快，生长迅速，形成的木质部细胞大、壁薄、纤维少、输送水分的导管多。
3、到了秋天，形成层细胞的活动逐渐减弱，于是形成的木质部细胞就狭窄、壁厚、纤维较多、导管较少。
4、春夏质地疏松，颜色较淡;秋季质地紧密，颜色较深。不同季节的深浅结合起来成一圆环，这就是树木一年所形成的木材，就是年轮。年轮图案同气温、气压、降水量有一定的关系。
树木的年轮有何用途
年轮不仅可以告诉人们树木的年龄，它还可以把大自然的变化记录在这一圈又一圈的年轮上，像气候状况、地震或火山喷发等都会反映在年轮上。1899年9月美国阿拉斯加的冰角地区曾发生过两次大地震。科学家经过对附近树木年轮的分析研究，发现树木这一年的年轮较宽，说明树木这一年生长速度较快。
科学家认为，这其中的内在联系是地震改善了树木的生态环境。他们还发现，由地震造成的树木的倾斜、树根网系的分崩瓦解等现象，也都在年轮上有所反映。火山爆发在树木年轮上的记录则恰与地震相反。
科学家们发现，火山爆发时喷射出来的大量烟云和灰尘可以一直上升到同温层，并在那里停留2?3年之久。
那些细小的尘埃微粒阻挡住了阳光，使很大一部分地区气候变冷。只要连续有两个夜晚的气温降到-5T，针叶松树干年轮上就有一圈细胞被冻得发育不良，在显微镜下可以很清晰地看到这圈畸形细胞。专家们发现针叶松上古老年轮的记录时间与历史上一些着名火山爆发的日期十分吻合。
公元前44年埃得纳火山(在意大利西西里岛)的爆发，与古树在公元前42年形成的年轮十分吻f——烟云要经过2年左右才能到达美洲大陆。历史学家曾为埋葬丫克里特岛上米诺斯文化的桑托林火山爆发的时间争论不休，古松树的年轮证明，这次火山爆发在公元前1628年至前1626年之间。
有关学的专家们对树木年轮这种自然界历史的真实记录很感兴趣。现在人们已经不用等锯倒树再去观察，利用一种专用的钻具，从树皮直钻入树心，然后取出一薄片，上面就有全部年轮，便可以计算出树木的年龄，了解到气候的变化，以及是否发生过地震或有过火山爆发等等。