【目的】揭示森林生态系统的服务功能差异及服务间权衡协同关系的时空分异，为森林资源保护与可持续经营提供科学依据。【方法】以信阳市南湾库区森林为研究对象，基于In VEST模型和CASA模型对2000—2020年间的森林生态系统服务（固碳、水源涵养、土壤保持和生境支持）进行评估，并在分析其时空变化特征的基础上，采用空间叠置法探讨4项生态系统服务之间的权衡与协同关系。【结果】（1）南湾库区森林生态系统的多年平均固碳量为587.41 g/m²，多年平均水源涵养量为361.71 mm，多年平均土壤保持量为612.29 t/hm²，多年平均生境质量指数为0.9。（2）时间上，固碳量波动上升，水源涵养量和土壤保持量先下降后上升，生境质量指数呈轻微下降趋势；空间上，服务高值区主要位于西部低山丘陵乔木集中区，服务低值区主要位于水域下游与水域周边。（3）在9种林地类型中，4项生态系统服务综合供给能力最强的林地类型为麻栎林。（4）4项生态系统服务之间的关系以高协同和强权衡为主，且协同区域呈增加趋势，权衡区域呈减少趋势。（5）麻栎林、马尾松-麻栎混交林和竹林三者的高协同区域占比较大，马尾松林和杉木林普遍存在权衡关系，板栗林和茶叶林两类经济林也存在显著的权衡关系，灌木林和疏林的服务关系受环境影响较大。（6）南湾库区森林4项生态系统服务的主要驱动因素是年均降水、年均气温、归一化植被指数和人口密度。【结论】本研究揭示了不同林地类型的生态系统服务供给能力差异，明确了需要重点保护与修复的区域，为南湾库区森林综合效益提升奠定了科学依据。