人类活动对城市地区产生了强烈的影响,这对生态系统和人类福祉提出了许多挑战。生态系统服务与人类的生存、生活质量联系紧密,城市扩张导致自然土地和农用地转变为城市建设用地,并形成明显的城乡梯度特征,影响生态系统服务的供应与空间分布特征。生态系统服务是衡量城市化生态效益的综合指标,为了有效识别和评估城市化对生态系统服务的影响,需要考虑到生态系统服务的时空格局。西安市是国家中心城市,同时作为关中城市群的核心,城市化水平不断提高,城市扩张迅速,因此对区域生态系统服务产生明显的影响。本研究以西安市为例评估城乡自然梯度下城市化对生态系统服务的影响机制。本文利用2000年-2015年基于夜间灯光和遥感影像提取的城市区域不透水地面数据,构建了西安市城乡自然梯度,将西安市划分为:城市核心区、城市扩张区、农村地区和生态保护区,并利用In VEST模型对不同梯度各项生态系统服务(产水量、水质净化、土壤保持、碳固存、食物供给)与综合生态系统服务的时空分布与变化进行了评估;通过人口城市化、经济城市化、景观城市化来测量城市化水平;最后通过相关分析、空间自相关等方法评估了城市化水平与生态系统服务的关系。结果表明:(1)从城市中心到外围西安市人口、经济、景观城市化水平逐渐降低;2000年-2015年各区域人口城市化、经济城市化与景观城市化水平均呈增加趋势,变化主要集中在城市扩张区与北部的西咸新区。(2)生态系统服务的分布具有空间异质性。2000年-2015年,生态系统服务在空间分布上表现出明显的变化。综合生态系统服务在城市扩张区变化最为显著,其次为城市核心区,生态保护区变化最小。(3)本研究用相关分析、局部自相关分析研究了不同生态系统服务之间的权衡/协同作用。粮食生产与产水量、土壤保持、N输出服务,碳固存与N输出、土壤保持之间具有明显的权衡关系;而产水量与土壤保持、N输出、P输出、碳固存均表现为显著的协同效应;其他生态系统服务之间权衡/协同作用并不显著。(4)生态系统服务与人口城市化、经济城市化和景观城市化均表现出了很高的相关性,其中景观城市化的变化对生态系统服务的影响最为显著。且随着城市扩张,城市化对生态系统服务的影响也在增加。(5)生态系统服务与城市化在城市核心区与生态保护区的集聚关系存在显著差异,而在农村地区集聚关系并不显著。这与西安市自然条件与社会经济水平的异质性有很大关系。