La región montañosa y de barrancos de la Meseta de Loess representa uno de los paisajes más ecológicamente vulnerables de China, caracterizado por una severa erosión del suelo, un uso intensivo de la tierra y disturbios pronunciados en la estructura y funcionalidad de los servicios ecosistémicos. Tomando la ciudad de Zichang como estudio de caso, esta investigación integra un análisis a escala de cuadrícula con el modelo InVEST-PLUS y técnicas de autocorrelación espacial bivariada para examinar las dinámicas espaciotemporales y las interrelaciones de cuatro servicios ecosistémicos críticos: almacenamiento de carbono, producción de agua, biodiversidad y retención de suelo, bajo diferentes escenarios de intensidad de uso de la tierra desde 1990 hasta 2035. Los hallazgos indican que (1) entre 1990 y 2020, la intensidad de uso de la tierra en la ciudad de Zichang disminuyó de manera constante, exhibiendo un patrón de distribución espacial caracterizado por la concentración en áreas centrales y transiciones periféricas graduales. (2) A través de tres escenarios de desarrollo, la distribución espacial de los cuatro servicios ecosistémicos se alineó con los patrones observados en 2020, con áreas centrales mostrando fluctuaciones pronunciadas, mientras que las regiones periféricas experimentaron cambios relativamente menores. Específicamente, de 1990 a 2020, la proporción de áreas de bajo almacenamiento de carbono aumentó en un 2.89%, y las áreas de alta producción de agua se expandieron en un 9.45%, mientras que las proporciones de áreas de baja calidad de hábitat y baja retención de suelo disminuyeron en un 5.59% y un 6.25%, respectivamente. (3) Se observó una autocorrelación espacial significativa entre la intensidad de uso de la tierra y los cuatro servicios ecosistémicos, con amplios puntos fríos y calientes que reflejan patrones dinámicos de agrupamiento espacial. Estos resultados ofrecen valiosas perspectivas para optimizar las estrategias de uso de la tierra, mejorar el rendimiento de los servicios ecosistémicos y avanzar en iniciativas de conservación ecológica y desarrollo sostenible.