生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用。人工林因其起源、结构与天然林有很大不同,其生态系统服务功能也可能存在很大不同。人工落叶松林和天然次生杨桦林是冀北山地分布最为广泛的森林类型之一。本研究以不同年龄阶段的天然次生杨桦林(13a、18a、28a)与人工落叶松林(9a、13a、15a、30a)为研究对象,分析比较了两种林分类型之间物质生产功能、生物固碳功能、理水功能、土壤肥力维持功能、植被物种多样性维持功能的差异。得出如下主要结论:(1)人工落叶松林在生物量、生产力等方面方面均高于天然次生杨桦林。13a、15a、30a人工落叶松林总生物量分别比13a、18a、28a天然次生杨桦林高27.32%、16.82%、19.53%。13a、18a及28a杨桦林的林分生产力分别为6.67 t/hm2·a、6.67 t/hm2·a和7.10 t/hm2·a,13a、15a及30a人工落叶松林的生产力分别为7.12 t/hm2·a、10.27 t/hm2·a和11.70 t/hm2·a。(2)人工落叶松林生物固碳功能强于天然次生杨桦林。两种林分相近年龄阶段相比,人工落叶松林的总碳贮量及生物碳贮量的积累速率均明显高于天然次生杨桦林,人工落叶松林的总碳贮量比天然次生杨桦林要高20%。在两种林分生物碳库中,乔木层碳贮量在总碳贮量中所占比例均最高(64.56%-88.92%),林下植被层碳贮量最低,凋落物碳贮量较高,最高占到林分总碳贮量的33.84%。人工落叶松林凋落物碳贮量是相近林龄天然次生杨桦林的2倍左右。(3)人工落叶松林林分最大持水量与天然次生杨桦林相比没有明显差异,分别为2266.47t?hm-2和2238.88 t?hm-2。但人工落叶松林地上部分持水量明显高于天然次生杨桦林,其中,林冠截留量9a、13a、15a、30a人工落叶松林分别为6.62 t·hm-2、8.35 t·hm-2、7.81 t·hm-2和5.92 t·hm-2;13a、18a和30a天然次生杨桦林分别为2.84 t·hm-2、4.64 t·hm-2和6.16 t·hm-2。凋落物在地上部分持水量中作用显著,人工落叶松林平均凋落物持水量(48.64 t?hm-2)为天然次生杨桦林(22.26 t?hm-2)的2倍。对于两种林分来说,土壤最大持水量主导着林分最大持水量,其在林分总持水量中所占比例均达到96%以上。(4)除全氮含量人工落叶松林与天然次生杨桦林持平外,其余各指标人工落叶松林均略高于或高于天然次生杨桦林,没有发现华北落叶松林土壤养分含量有明显的下降趋势。表现在具体林分上,13a天然次生杨桦林的土壤有机质、速效磷、全氮、全磷含量高于13a人工落叶松林,速效钾、全钾含量则低于13a落叶松林,碱解氮含量两者持平;30a人工落叶松林则是除了全钾含量低于28a天然次生杨桦林外,其余各指标均高于28a杨桦林。不同土壤养分指标随林龄的变化趋势不同,天然次生杨桦林土壤有机质、速效磷、速效钾、全氮含量随林分年龄增加而降低,全钾含量随林龄增加而升高,碱解氮和全磷含量变化不明显;人工落叶松林土壤速效磷、速效钾、全钾含量随林分年龄增加而降低,有机质、全氮、碱解氮、全磷含量随林龄变化不明显。两外,随土层深度增加各养分含量均表现出逐渐降低的趋势,速效磷变化规律不明显。两种林分类型中,土壤磷元素含量都处于较低水平(5)人工落叶松林乔木层以及灌木层、草本层物种多样性与天然生杨桦林无明显差异,仅在乔木层生长后期,由于多次的人类经营活动,其物种多样性低于相近林龄的天然次生杨桦林,在该地区通过调整经营目标和经营策略,可以提高人工林的物种多样性,使人工林同样可以发挥维持物种多样性的功能。