森林生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分,为人类社会提供了多种多样的生态系统服务。这些服务彼此之间互相影响,呈现出此消彼长的权衡关系或者相互增益的协同关系。厘清服务之间的权衡关系及其空间差异,对于提升区域生态系统服务总体效益、指导森林生态系统的科学管理与保护具有重要意义。本研究以伏牛山地区森林生态系统为研究对象,综合森林类型图、地形、NDVI、气象和土壤等多源数据,借助CASA模型、InVEST3.2模型和Arc GIS10.2软件,开展森林生态系统服务(森林蓄积量、固碳、水源供给、土壤保持和生境支持)评估与空间制图;运用空间叠置法、相关分析法、标准差法及K-Means聚类分析法,从多个空间尺度(区域、森林类型、县域、垂直带)探讨服务之间的权衡关系及综合效益,并提出森林资源管理的分区方案;借助地理探测器方法,定量探讨服务之间权衡关系的驱动机制。主要结果和结论如下:(1)伏牛山地区森林生态系统服务空间格局存在明显差异。蓄积量、固碳和生境支持服务高值区主要位于中高山地区,水源供给服务呈自南向北递减,土壤保持服务高值区位于研究区东部各县交界处。就森林类型尺度而言,除水源供给外,天然林提供的其他服务单位量均高于人工林。就县域尺度而言,除水源供给外,镇平和内乡境内其他服务单位量都比较小。就垂直带尺度而言,南坡自然环境条件比北坡优越,其各垂直带提供的水源供给和土壤保持服务供给能力较强,但其余服务还有待提升。(2)区域尺度上,有71.21%的服务之间存在低协同及不同程度的权衡关系,28.79%为高协同关系。森林类型尺度上,阔杂林、锐齿槲栎(Quercus aliena var.acuteserrata)林和短柄枹栎(Quercus glandulifera var.brevipetiolata)林等高协同区占比重较大;而马尾松(Pinus massoniana)林、油松(Pinus tabulaeformis)林和华山松(Pinus armandi)林则以单一服务主导占据优势。县域尺度上,鲁山、西峡、南召、内乡和镇平境内高协同区占比重较大,但水源供给单一服务主导也占据优势。垂直带尺度上,南坡中山落叶阔叶林带(SIII)服务协同关系最好,北坡低山落叶阔叶林带(NI)协同关系最差。(3)伏牛山中高山地区服务综合效益高于低山地区,天然林综合效益高于人工林,但整体来看综合效益还较低,分配不均衡问题较突出。森林类型尺度上,短柄枹栎林综合效益较高,且分配较均衡。县域尺度上,栾川森林资源状况更接近森林资源管理的最终目标。垂直带尺度上,SIII综合效益最高,分配较均衡,是服务协同发展的最优状态。(4)服务权衡强度量化结果表明,区域尺度上,土壤保持服务较低是导致大部分地区服务权衡强度较高的主要原因,应将提升土壤保持能力作为生态系统服务管理的重中之重。森林类型尺度上,阔叶林服务之间协同增益的关系较普遍,而针叶林中协同减弱以及权衡强度较高的状态较普遍。县域尺度上,仅在鲁山、南召、西峡、内乡和镇平境内的水源供给和固碳服务之间出现权衡强度较低且服务效益值均较高的状态。垂直带尺度上,仅在南坡低山落叶阔叶林带(SI)和含常绿树种的针阔混交林带(SII)内的水源供给和固碳服务之间出现权衡强度最低且服务效益值最高的状态,其次在SIII内蓄积量与水源供给、土壤保持之间出现权衡强度较弱且服务效益值较高的状态。(5)基于乡镇尺度划分的森林管理亚区更符合研究区实际情况。北坡大部分地区水源供给服务较差是导致权衡发生的主要原因,应结合当地气候背景和立地条件,采取工程措施改善水资源限制问题。而南坡中低山及山麓地带服务整体效益较差,一方面应加强对南坡马尾松人工林和栎类次生林的管理,同时推广针阔混交林代替纯林;另一方面应增加南坡锐齿槲栎林和短柄枹栎林的面积,提升其蓄积量、固碳与生境支持服务的能力,以更好地发挥南坡立地环境的生态系统服务潜力。(6)自然环境因素对服务权衡强度的贡献率较高,尤其是森林类型、降水量和海拔的贡献率普遍较高。具体来看,由高海拔至低海拔地区,森林类型发生明显变化,再加上人为干扰对森林资源的破坏程度以及次生林和人工林面积逐渐增加,导致蓄积量、固碳等服务降低,而降水量增加导致水源供给能力提升,因此权衡关系普遍。未来应加强天然林保护以及人工林质量提升,并采取工程措施改善高海拔区以及北坡水资源限制问题,将有助于缓解权衡关系。社会经济因素贡献率较低,这是由于其影响较复杂,尤其是在人口密度和经济密度达到最高值后,蓄积量、固碳等服务有回升趋势,考虑是由于当地产业结构组成差异造成的。因此未来通过发展新兴行业,促进产业结构升级,将有助于缓解生态效益与经济效益之间的权衡关系。