在经济快速发展的背景下,人口不断增加,人均寿命也得到延长,消费水平与生活品味提高,对自然资源的索取强度也随之增大。生态系统所提供的服务功能是有限的,近几年人口日益增加,对生态系统中的供给服务需求也不断增强,这引起其他服务功能下降。人类与自然环境相互影响,不同生态系统服务之间也相互影响,研究生态系统服务之间的复杂关系对于经济社会发展与生态保护之间的协调发展尤为重要。本文研究渭河流域关中-天水经济区段(简称关天段)的生物多样性、固碳和产水三种生态系统服务以及三者之间的权衡协同关系,完善了国内对生态系统服务,尤其是产水、生物多样性两种服务的研究,填补了国内对生物多样性、固碳和产水之间关系研究的空白。此外,本文建立了土地利用类型情景模拟,计算不同情景下的生态系统服务物质量,将现有生态服务与未来相对比,得到最优的土地利用情景。本文研究内容主要包括：(1)生物多样性、固碳、产水三种生态系统服务物质量估算。本研究运用InVEST软件的生物多样性模块测算渭河流域关天段的生境退化度以及生物多样性质量；运用CASA模型计算地上固碳量,碳循环模型估算地下固碳量；运用SWAT模型模拟子流域的产水量。(2)生物多样性、固碳与产水之间的权衡关系。运用R语言在子流域尺度下对三种生态系统服务进行相关性分析,计算得出相关系数；引入生产可能性边界(PPF)方法对生物多样性、固碳与产水两两之间的权衡和协同关系定量研究。(3)土地利用类型情景模拟,模拟不同土地利用类型情景(计划情景、开发情景、保护情景),进而估算不同情景下的生物多样性、固碳和产水三种生态系统服务物质量；选取2013年以及三种未来情景下,固碳、生物多样性以及产水三种生态系统服务最大值生成最优的帕累托效率曲线,根据最优曲线优化2050年生态系统服务以及土地利用。通过研究得出以下结论：(1)运用SWAT模型模拟产水,2000年,2005年,2010年和2013年研究区的总产水量呈增加趋势,这与咸阳站点观测到的径流量变化趋势相似,也和这四年的雨量变化趋势相似。通过研究发现渭河流域关天段的总固碳能力较好,固碳较多的地方主要分布于秦岭与六盘山地区,关中平原地区的固碳能力较差。研究区内城市周围的生境退化度最高,秦岭山脉的生境退化度最低,关中平原地区的生境退化度普遍较高。生境质量与生境退化度有密切关系,秦岭与六盘山受生态威胁因子影响较小,生境质量较高。(2)通过2000年、2005年、2010年、2013年固碳、生物多样性、产水三种生态系统服务相关性分析可知,固碳与生物多样性之间呈正相关关系,固碳与产水之间为负相关关系,生物多样性与产水之间为负相关关系。通过固碳、生物多样性与产水三者之间的协同权衡关系的定量化研究,结果表明固碳对生物多样性有促进作用,且PPF曲线几乎呈线性趋势,平均斜率为常数,协同发展。相反地,固碳与产水,生物多样性与产水之间为权衡关系,并且不同阶段两者之间的作用所达到的效果不相同。(3)本文通过PPF最优曲线优化了2050年的固碳、生物多样性和产水三种生态系统服务。本文还对土地利用进行优化,在生态系统服务优化的基础上得出对应的土地利用分布图,通过转变土地利用使生态服务功能达到规划目标。固碳与生物多样性之问存在协同作用,根据最优曲线可以使固碳与生物多样性两种生态系统服务功能同时增加；固碳与产水之间为权衡关系,根据不同地区对两种生态系统服务功能的不同需求进行优化,或使固碳量增加或使产水量增加；生物多样性与产水之间同样为权衡关系,两者与固碳和产水情况相似。