生物多样性是生态系统功能形成与维持的重要影响因素, 但其背后潜在的生态学机制仍存在较大争议。生态位互补效应和生物量比率效应是解释生物多样性与生态系统功能关系的两种主要假说, 但在温带森林中生态位互补效应和生物量比率效应对生态系统功能的相对贡献是否随森林演替而变化, 以及如何变化目前仍不清楚。该研究以长白山地区处于不同演替阶段的森林为研究对象, 分别在次生山杨(Populus davidiana) -白桦(Betula platyphylla)林(演替早期)、次生针阔混交林(演替中期)和原始紫椴(Tilia amurensis) -红松(Pinus koraiensis)林(演替后期)内设置3块面积为5.2 hm2的固定监测样地。基于两期样地调查数据, 分别采用物种丰富度和物种组成验证生态位互补效应和生物量比率效应, 采用地上生物量和森林生产力作为反映生态系统功能的指标, 通过结构方程模型检验生态位互补效应和生物量比率效应对生态系统功能的相对贡献及其随演替的变化。研究显示: 物种丰富度与生态系统功能关系随森林演替而变化, 演替初期物种丰富度的作用并不显著, 而在演替中后期物种丰富度的促进作用逐渐增强, 表明随着森林演替生态位互补效应逐渐增强。相比物种丰富度, 物种组成在森林演替的各个阶段都显著影响着生态系统功能, 表明生物量比率效应在森林演替过程中始终发挥着重要作用。此外, 地上生物量也是影响森林生产力的重要因素。该研究揭示了长白山森林生物多样性与生态系统功能关系及其随演替的变化规律, 研究结果能够为东北地区退化森林的生态恢复以及生物多样性保护提供一定的科学依据。