黄土高原地表沟壑纵横,水土流失严重。近年来,国家在黄土高原地区大力推行退耕还林政策,使得区域生态环境质量得到了明显改善。在流域植被恢复过程中,改善了流域的水源涵养、土壤保持、碳储存等生态系统服务。黄土高原不同区域的植被恢复对生态系统服务的影响是否存在差异,以及不同的生态系统服务之间是否存在权衡和协同的关系,关系到未来区域植被恢复程度和流域治理策略。本研究分别选择黄土高原中部三个典型流域:皇甫川流域、大理河流域、延河流域,结合1990年、1995年、2000年、2005年、2010年和2015年遥感解译数据、降水数据等,研究了不同流域的植被恢复特征,通过InVEST模型评估了研究区植被恢复影响下的碳储存功能、土壤保持功能以及水源涵养功能变化特征。同时,探究了流域不同生态系统服务之间的权衡和协同关系,提出了不同区域植被恢复的策略,为黄河流域高质量发展和生态环境保护提供了科学依据。取得的主要结论如下:(1)研究区从北至南依次为皇甫川流域、大理河流域、延河流域,其中皇甫川流域各地类面积变化较小,1990—2015年间流域各土地利用类型之间转移变化不明显;大理河流域25年来,耕地和未利用地面积逐渐减少,林地和建设用地面积有所增加,流域综合建设较好;延河流域面积较大,25年间,流域耕地面积明显减少,林地与草地面积明显增加,流域生态建设效果显著。1990—2015年皇甫川流域植被平均NDVI指数变化范围在0.32-0.65之间,大理河流域为0.36-0.73之间,延河流域为0.49-0.81之间。其中,三个流域NDVI整体上呈增加趋势,平均增加值超过0.12。1990—2015年研究区降水量、年均气温和NDVI均呈现增加趋势,根据M—K趋势检验结果,研究区降水量与气温变化不显著,年均NDVI值变化呈显著增加趋势;降水量与NDVI均值呈显著正相关关系,年均气温与NDVI均值呈不显著正相关关系。(2)对比植被恢复前后研究区三个流域各项生态系统服务评估情况,结合各流域内部生态系统服务分布情况可知,皇甫川流域、大理河流域、延河流域的碳储存呈增加趋势,碳储存大小为延河流域>皇甫川流域>大理河流域;皇甫川流域、大理河流域、延河流域土壤保持量呈增加趋势,且由北至南依次增大,三个流域土壤保持量大小为延河流域>大理河流域>皇甫川流域;皇甫川流域水源涵养呈减少趋势,大理河流域水源涵养量呈增加趋势,延河流域水源涵养情况先增加后减少,研究区三个流域水源涵养大小为延河流域>大理河流域>皇甫川流域。2015年,研究区三个流域随着NDVI的增加,会对流域生态系统服务产生积极影响。(3)皇甫川流域、大理河流域、延河流域碳储存功能与土壤保持功能之间存在正相关关系,即两两服务之间是协同关系;而碳储存功能与水源涵养功能、土壤保持功能与水源涵养功能之间存在负相关关系,即两两服务之间是权衡关系;皇甫川流域、大理河流域、延河流域三个流域对比可得,研究区碳储存、土壤保持与水源涵养三项功能两两之间的权衡关系为延河流域<大理河流域<皇甫川流域,而综合效益值之间的关系为延河流域>大理河流域>皇甫川流域。1990—2015年,研究区碳储存功能与水源涵养功能之间权衡程度减小,同时综合效益值增加。综上所述,在1990—2015年间皇甫川、大理河、延河三个流域土地利用/覆被的变化情况主要以林地和草地面积增加,耕地面积的减少为主;各流域生态环境的改善,使得流域各项生态系统服务的正向发展;而研究区碳储存功能、土壤保持功能与水源涵养功能之间有一定程度的权衡冲突,对流域生态系统服务的持续发展有不利影响。因此,流域未来的发展应继续进行生态保护,进一步提高皇甫川、大理河、延河三个流域的生态系统稳定性。