探析碳储量的时空格局演化规律，对新安江流域生态环境保护、土地利用方式优化具有积极反馈作用。基于2000—2020年土地利用数据，采用InVEST模型对2000—2020年新安江流域土地利用变化及碳储量变化情况进行分析，同时运用PLUS模型预测不同发展情景下2040年新安江流域碳储量分布。结果显示：（1）土地利用变化直接影响研究区的碳储量。2000—2020年，新安江流域建设用地扩张602.707 km²,林地、耕地、草地和灌木分别减少615.225 km²、42.640 km²、3.021 km²和0.296 km²,碳储量减少4.937×10～6 t;碳储量与土地利用空间分布一致，碳储量较高区域的建设用地少、生态用地集聚连片且分布较多。（2）2040年多情景模拟显示，整体土地利用格局一致，局部变化明显。城镇发展、自然发展和耕地保护情景碳储量分别下降7.540×10～6 t、7.544×10～6 t和11.302×10～6 t,其中在生态保护情景下，碳储量下降最少（7.130×10～6 t）。（3）碳储量空间分异受地形、生态和人为因素影响。地理探测器表明，NDVI（0.561）和NPP（0.398）的解释力显著高于其他因子，是新安江流域碳储量空间分异的主要驱动因子。不同影响因子间的交互作用强于单一因子，其中NDVI与坡度的协同影响类型最强（0.652）。研究结果表明，采取城镇发展和生态保护政策可控制碳储量减少，在未来规划中，应保护生态用地，控制建设用地扩张，以提高碳储量水平。