生态系统可直接或间接为人类提供各种产品和服务,即生态系统服务。作为连接人类社会与自然生态之间的桥梁,生态系统服务的持续供给是人类生存和发展的基础。在全球变化的大环境下,人类活动对生态系统结构产生影响的最直接反映是土地利用变化,其变化方向和程度将对生态系统服务供给能力以及服务之间的平衡产生重要的影响。因此,研究土地利用变化以及生态系统服务对其变化的响应机理,阐述生态系统服务彼此之间存在的相关关系,将有助于优化生态空间管控和指导政策制定。湘江流域作为洞庭湖流域最重要的一部分,是湖南省发展的核心区域。近几年,湘江流域内的人类活动持续改变着土地利用性质。一方面,城市化发展和农业扩张加重了生态系统的供给压力;另一方面,植树造林和退耕还林等政策的实施又增强了生态系统的调节能力。目前,对于湘江流域土地利用变化过程及其产生的生态系统服务效益仍然缺乏定量评价和特征分析。本文以湘江流域为研究区域,（1）首先分析了湘江流域过去35年来的土地利用变化特征。研究表明,1980-2015年期间流域几种主要的土地利用类型均经历了显著变化,耕地、建设用地和水域分别增加了 3.3%、2.36%和0.34%,而林地和草地则分别减少了 5.53%和0.95%,裸地基本无变化。过去35年里湘江流域土地利用的主要变化形式表现为耕地、林地、草地彼此发生的相互转换以及部分耕地和林地向建设用地和水域的转换。（2）然后利用产量模型和InVEST模型量化了粮食产量、产水服务、土壤保持和水质净化四种水生态系统服务。过去35年流域粮食产量增加了 514.16万吨;流域产水服务变化幅度较小,总量增加了 12.3亿m3;泥沙输出量减少了 80.91万吨,土壤保持服务明显提升;但是,湘江流域城市化发展和农业扩张导致氮、磷输出量分别增加了 587.5吨和89.9吨,水质净化服务明显下降。（3）其次,利用斯皮尔曼相关性分析揭示了四种水生态系统服务之间的权衡协同关系。湘江流域粮食产量服务与产水服务（r=0.21）、土壤保持服务（r=0.36）为协同关系,产水服务和土壤保持服务之间存在较弱的协同关系（r=0.04）。流域权衡关系主要存在于水质净化服务与粮食产量服务、产水服务、土壤保持服务之间,以营养物氮为例,与其它三种服务的相关系数分别为-0.83,-0.36,-0.19。（4）接着,利用多准则决策方法评估湘江流域农业发展适宜性,基于评估结果,设置了四种情景来探索不同土地管理方案对生态系统服务的影响。在农业扩张情景和退耕还林情景下仅能单方面提高湘江流域供给服务（粮食产量和产水服务）或调节服务（土壤保持服务和水质净化服务）。林地缓冲带情景能极大缓解农业扩张带来的水质净化退化问题,使流域氮、磷输出量分别减少324.5吨和38.7吨,但是该情景下土壤保持服务表现为下降趋势。组合情景不仅能最大程度改善流域水质净化服务,使得流域氮、磷输出总量分别降低566.4吨和64.5吨,而且能维持产水服务和土壤保持服务呈增加趋势。（5）最后,引入均方根误差（RMSE）系数来对湘江流域不同土地利用发展情景下的权衡关系进行量化分析。根据量化分析结果,组合情景能较大地降低水质净化与粮食产量和产水服务之间的权衡。从湘江流域水生态系统服务量化和权衡分析结果可以看出,流域水质净化服务退化程度较大,可通过建立河岸植被缓冲带来提高流域水质净化服务。本研究提出的组合情景可以作为流域一种综合发展方案,帮助湘江流域决策者应对未来土地利用发展的不确定性,为实现湘江流域土地可持续化利用和水生态环境保护提供参考。