Comprender la dinámica espaciotemporal y los impulsores del valor de los servicios ecosistémicos (VSE) es fundamental para informar sobre la restauración ecológica y la gestión sostenible de la tierra, particularmente en cuencas fluviales áridas del interior. Analizar la dinámica espaciotemporal del VSE en cuencas fluviales áridas e identificar los principales impulsores ecológicos y ambientales permite un diagnóstico más preciso de los problemas ecológicos y proporciona una base científica para una gobernanza efectiva. Este estudio evaluó los cambios en el VSE en la cuenca del río Aksu desde 1990 hasta 2020 utilizando el modelo InVEST, basado en datos de uso del suelo, registros meteorológicos y parámetros biofísicos. Se realizó una evaluación integral de siete servicios ecosistémicos clave, incluyendo la producción de alimentos, la conservación del agua y la protección de la biodiversidad. Se aplicaron valores SHAP (SHapley Additive exPlanations) para interpretar la contribución de las variables ecológicas y ambientales a los cambios en el VSE. Los resultados mostraron que el VSE total aumentó de 18.904 millones de CNY en 1990 a un pico de 22.323 millones de CNY en 2010, seguido de un ligero descenso a 20.806 millones de CNY en 2020. Espacialmente, los condados de Wensu, Xinhe y Bachu mostraron ganancias sustanciales en el VSE, mientras que los condados de Atushi, Akto y Awat experimentaron pérdidas significativas. El análisis SHAP identificó la calidad del bosque, la erosión del suelo y la condición de los pastizales como los principales impulsores de la variación del VSE, superando la influencia del área de tierra por sí sola. Al combinar la modelización biofísica con el aprendizaje automático interpretable, este estudio destaca el papel crítico de la calidad del ecosistema en lugar del área de tierra por sí sola, ofreciendo un enfoque transferible para diagnosticar la evaluación del riesgo ecológico en regiones áridas.