Bartr. ex Marsh. representa un recurso genético valioso para plantaciones de rápido crecimiento en regiones templadas. Tiene un potencial significativo de cultivo y mejora en el norte de China. Para establecer una población de cría eficiente de álamo, estudiamos la variación genética de diferentes procedencias. Nuestro enfoque se centró en genotipos que exhiben altas tasas de crecimiento y eficiencia en el uso de agua y nutrientes (WUE y NUE). Evaluamos 256 plántulas de un año de seis procedencias, midiendo altura, diámetro a la altura del suelo, biomasa total y abundancia de isótopos de carbono y nitrógeno en las hojas (C y N). Nuestros métodos analíticos incluyeron análisis de varianza, comparaciones múltiples, modelos lineales mixtos, análisis de correlación y análisis de componentes principales. Los resultados mostraron que el coeficiente de variación fue más alto para N y más bajo para C entre todos los rasgos. Excepto por N, los efectos intra e inter-procedencia fueron altamente significativos (< 0.01). Las tasas de variación para todos los rasgos variaron del 78.36% al 99.49% para intra-procedencia y del 0.51% al 21.64% para inter-procedencia. La heredabilidad de todos los rasgos en la procedencia AQ fue superior a 0.65, y todos mostraron el nivel más alto excepto la altura de la plántula. Todos los rasgos estaban significativamente correlacionados positivamente entre sí (< 0.05), mientras que el diámetro a la altura del suelo, la biomasa total y WUE estaban altamente correlacionados negativamente con la latitud (< 0.01). Después de una evaluación integral, se seleccionaron dos procedencias y ocho genotipos. Las ganancias genéticas para la altura de la plántula, el diámetro a la altura del suelo, la biomasa total, WUE y NUE fueron 27.46 cm (178-2-106), 3.85 mm (178-2-141), 16.40 g (178-2-141), 0.852 (LA05-N15) y 3.145 (174-1-2), respectivamente. En general, revelamos que la abundante variación genética en las poblaciones proviene principalmente de las diferencias intra-procedencia y evaluamos procedencias y genotipos. Los resultados de este estudio contribuirán a optimizar y mejorar el proceso de cría del álamo chino y a mejorar la productividad de las plantaciones de rápido crecimiento.