В случае Feature Service полигон как объект при первом запросе передается в браузер, понятно он потом там болтается в памяти и если браузер выдерживает, то и рисуется быстрее. :)
Повторюсь, правильнее разбить "большой" полигон с множеством вершинна мелкие полигоны.
Если нельзя сделать это "правильно", т.е.вот этот инструмент:
http://resources.arcgis.com/en/help/main/10.2/0017/00170000003r000000.htmне приводит к нужному результату, то выполните просто split:
http://resources.arcgis.com/en/help/main/10.2/#/Split/000800000006000000/Перед публикацией сервиса в редакторе сервисаесть кнопка "Предварительный просмотр".
Там можно посмотреть общее время на рендеринг текущей картинки.
Включая и выключая слои можно найти наиболее "затратные".