甘肃白龙江流域作为长江上游典型的山区流域,水源涵养和生态屏障作用突出,但位于青藏高原向秦巴山地和黄土高原过渡带,地形起伏多变,水土流失严重。同时,处于国家级贫困县集中连片区(秦巴山区)和甘肃省“十三五”农村扶贫重点区域,该流域正面临着加快转变经济发展方式、逐步推进脱贫致富的严峻挑战。因此,在GIS空间分析和InVEST模型的支持下,对1990~2016年的4种典型生态系统服务(食物供给、土壤保持、水源涵养和生境质量)进行评估,并通过雷达图、时空相关性分析和聚类分析等,在流域、县区、地形(地貌、海拔)和主要地类上开展生态系统服务结构时空变化、时空权衡与生态功能分区研究。主要结论如下:(1)生态系统服务结构时空变化。1990~2016年,除食物供给持续增加外,流域其余3种服务(土壤保持、水源涵养和生境质量)均经2002年先降后增;4个年份的生态系统服务结构依次表现为“水土保持供给”型(1990年)、“不可持续供给”型(2002年)、“生境支持供给”型(2010年)和“可持续供给”型(2016年)。受流域自然过程和社会经济活动的时空差异影响,食物供给聚集于宕昌和武都的中山、河谷农业区,其余3种服务则主要分布于林、草区;随海拔抬升,土壤保持整体减弱,水源涵养和生境质量则整体先增后减。这种生态系统服务的时空分布最终致使各县区、地形和主要地类上的生态系统服务结构存在时空差异。(2)生态系统服务的时空相关性。流域单元上,各年份食物供给分别与其余3种服务呈静态显著负相关,其余3种服务间均呈静态显著正相关。水源涵养与土壤保持在前两个时段(1990~2002年、2002~2010年)为程度增加的动态显著正相关,而后(2010~2016年)骤变为动态显著负相关;与食物供给的关系则相反。食物供给与土壤保持在中间时段(2002~2010年)动态显著负相关,首末时段(1990~2002年、2010~2016年)关系不明显,与生境质量则相反。生境质量与土壤保持由前两时段的关系不明显转变为动态弱正相关;与水源涵养则由动态显著正相关渐变为弱负相关。相较于流域,服务间的时空相关性在县区、地貌和地类上存在一定差异,这种差异在关系方向和关系程度上均有体现。(3)生态系统服务的时空权衡与协同关系。流域单元上,食物供给分别与水源涵养、土壤保持的权衡强度以2002年为拐点呈先增后减趋势;食物供给与生境质量间的权衡强度以及土壤保持、水源涵养和生境质量三者间协同强度呈先减后增趋势。空间分布上,前两对服务的高权衡强度区主要集中于宕昌北部和舟曲-武都-文县段白龙江两岸的农耕区;后四对服务间的高强度区则分布在林、草区。大部分空间单元上服务间关系程度的变化均以2002年为拐点,而各单元间的关系程度及其与流域程度的对比存在较大差异。这表明各单元上服务间时空权衡与协同程度表现为全局一致性和局部差异性的统一。(4)生态功能分区。基于生态系统服务簇将流域划分为白水江下游生态保育区、大团鱼河下游生态保育区、白龙江水源与生境保育区、白龙江生态农业区和白龙江农业核心区等5个生态功能区。并进一步综合各功能区的社会生态要素、“综合生态效益”影响因素等方面的差异,提出区域化生态系统管理建议,以期为本流域社会经济发展与生态文明建设提供科学指导。