【目的】以新疆喀什噶尔河流域为研究对象，探讨喀什噶尔河流域1990—2018年间土地利用变化及其生态效应。【方法】采用土地利用动态度、土地利用强度、重心迁移、土地利用结构信息熵和均衡度的方法，结合生态系统服务价值从空间耦合角度分析喀什噶尔河流域土地利用时空变化趋势及其对生态环境造成的影响。【结果】1990—2018年喀什噶尔河流域土地利用变化显著，耕地面积急速扩张，增长率为41.95%,新增耕地面积主要来自于中、低覆盖度草地及未利用地；林地面积变化较为稳定，并有轻微上升的态势；草地面积总体呈现下降趋势，其中高覆盖度草地增加1967.57 km~2,中、低覆盖度草地共减少4113.02 km~2;29年以来水域面积锐减，减少量为53.69%,大部分面积转化为未利用地；而建设用地扩张程度最为显著，动态度高达21.53%,主要由耕地转化而来。此外，未利用地的重心逐渐向西北推进与耕地、水域、草地重心迁移方向形成“荒漠—绿洲—山区”的空间耦合关系。信息熵和均衡度均呈现先上升后下降的趋势，伴随着城镇化进程的加速，人口数量持续增加，经济规模逐渐扩大，土地利用强度不断提高，生态系统服务价值在草地、水域、耕地面积变化的主要作用下呈现出先得益后损失的状态，并存在未来将持续损失的趋势。【结论】在气候变化背景下，耕地面积不断扩张与草地退化、水资源匮乏形成了空间与时间上的耦合，生态系统服务价值逐渐下降，流域的生态安全受到威胁。