本研究以景观生态学、区域可持续发展和地学空间分析理论为基础,以RS、GIS技术为支撑,采用地学信息图谱、InVEST模型、空间分析、遥感等多种方法对石羊河流域1986-2015年30a时间尺度的典型生态系统服务功能时空变化进行研究。研究以土地利用景观格局变化为切入点,以生境质量、土壤表层碳储量和土壤保持功能作为主要支撑点,基于地学信息图谱思想,构建石羊河流域典型生态系统服务功能时空复合变化信息图谱,对生态系统服务功能的时空变化进行综合集成和分析,探寻石羊河流域典型生态系统服务功能的时空变化特征和规律,并对流域生态系统服务功能进行空间分区和保护区识别,为后续的流域管理和可持续发展提供科学依据。主要得到以下结论:1、石羊河流域优势景观类型为未利用地、草地和耕地,30年间耕地和建设用地增加,林地、草地和未利用地减少,水域面积先减少再增加且后期增幅较大。景观变化呈现缓慢—急剧—收缩的状态,景观斑块集聚性减弱、异质性增强,斑块的相互影响和切割程度增大、无序化程度增加,趋于分散和破碎化。景观变化主要集中在2000-2010年,表现最为显著的是水域和建设用地,各项指标波动较大。2、流域生境质量下降明显,30a平均值下降了3.22%,空间影响范围不断扩大。由城镇化进程而造成建设用地的增加和道路交通用地空间范围的扩展是导致生境质量下降的主要原因。人类影响的广度在空间上不断扩大,流域生态环境变化剧烈。生境质量稳定未变型面积为60.2%,降低型的面积为29.89%,降低区域主要分布在人类影响强度最大的绿洲及绿洲与荒漠交接地带。反复变化型主要呈小斑块穿插分布在流域绿洲和荒漠之间的区域,生境质量极度敏感,受人类活动干扰大,波动明显。3、30a流域土壤表层碳储量增加了299729万吨(增加27%),整体呈碳汇趋势。土壤表层碳储量高值区域分布在流域上游祁连山区,随地势和地表景观格局变化,碳储量由西南向东北逐渐降低;中部走廊区较低,北部低山丘陵和荒漠区的最低。土壤有机质含量的提升和土地利用景观格局的变化是导致土壤碳储量空间变化区别较大的主要原因。30年来,大部分地区碳储量呈碳汇状态,面积占比87.51%;稳定未变型面积占比9.03%,是土壤结构和土地利用景观格局相对稳定的区域;碳源区面积占比为1.35%;反复变化型占2.1%。4、30a流域土壤侵蚀整体呈增大-急剧下降-回升几个阶段。侵蚀最严重的时期是2000年,2010年有所好转。主要土壤侵蚀为微度侵蚀,占土壤侵蚀总面积的80%以上。降水变化是长时间尺度和大空间尺度土壤侵蚀的主要影响因素,较短时间尺度和小空间尺度主要受土地利用景观格局变化的影响。土壤侵蚀图谱以反复变化为主,受降水量降低影响,2010年土壤侵蚀程度降低明显,前期和后期提高而中期降低型占很大比重。稳定未变的区域面积极小,主要沿流域主河道走向呈线状分布在河流沿线,是相对稳定的区域。5、石羊河流域生态系统服务功能图谱分析结果呈现稳定未变型、提高型、降低型和反复变化型四种类型。综合图谱信息,将石羊河流域生态系统服务功能划分为绿洲核心区、绿洲-荒漠过渡区和南北生态屏障区三大区域,面积分別为113.77×10~4hm~2(28.04%)、27.23×10~4hm~2(6.71%)、244.93×10~4hm~2(60.38%),对应的保护类型分别为生境保护和土壤侵蚀防护、生境和土壤侵蚀防护以及土壤侵蚀防护。流域生态系统服务功能的时空变化图谱能够表征同一空间位置上几种生态系统服务功能不同时段的变化状况,更为综合的反映流域生态系统服务的时空变化动态。