粮食生产和粮食安全是全球关注的热点之一。受气候变化和土地利用变化的双重影响，区域粮食生产潜力时空格局发生改变。作为保障中国粮食安全的重要区域，粮食主产区的粮食生产潜力还有多大，可挖掘的粮食增产空间格局如何，均已成为保障中国粮食安全的关键问题。　　 本文基于逐级递减的机制法模型，首先修正太阳辐射计算系数a、b，划分不同土壤有效系数指标区并构建各自的评价指标体系，计算光合、光温、气候和土地等四个层次的生产潜力;然后分别从各层次生产潜力的变化入手，分析气候和土地利用变化对粮食生产潜力的影响，揭示各区域可以挖掘增产的能力大小，并进行综合挖掘增产分区，为区域未来土地利用规划和布局调整提供参考。主要研究结论如下:　　 (1)利用机制法模型分别计算了1995和2005年两个时段作物的光合、光温、气候和土地等四个层次的生产潜力。研究时段内，作物各层次生产潜力之间递减的幅度不同:递减最大的是从光温生产潜力到气候生产潜力阶段，递减最小的是从光合生产潜力到光温生产潜力阶段。空间布局上，作物各层次生产潜力在东南部最大，并分别从南向北、从东向西减少。2005年作物的四个层次生产潜力分别比1995年增长6.61％、7.25％、2.79％、5.24％;增长较多的地区主要分布在南部的长江中下游平原、华北平原、四川盆地和东北平原东、西部地区及内蒙古的河套地区。　　 (2)假定1995-2005年的土地利用不发生变化，通过分析有效生育期、日照时数、≥10℃积温、降水量等气象因素在研究时段的变化，计算了气候变化影响下的光合生产潜力、光温生产潜力、气候生产潜力和土地生产潜力。从1995到2005年，气候因素变化导致光合生产潜力、光温生产潜力和土地生产潜力分别增加6.86％、0.84％、2.13％，而气候生产潜力则减少3.77％。受气候因素影响，旱地的土地生产潜力增加，水田的土地生产潜力减少。其中，旱地生产潜力增加最多的县市多集中在黄淮地区、华北平原、东北平原和内蒙古;水田生产潜力减少最多的地区集中在淮河以南的南部地区、东北的小兴安岭、长白山地区。　　 (3)假定1995-2005年的气候条件不发生变化，根据研究时段内土地利用变化，分别计算了土地生产潜力的增减。总体来说，研究时段内土地利用变化导致土地生产潜力整体降低。首先，水田的土地生产潜力降低，旱地的土地生产潜力增加。其中，水田土地生产潜力降低区域集中在长江中下游的大部分地区;旱地生产潜力增加区主要集中在东北小兴安岭和牡丹江以东以及大兴安岭东部部分地区、淮河以北的华北平原大部分县市。其次，耕地转入导致的区域土地生产潜力大于转出。耕地转入高于转出的区域主要集中在东北大部、长江中下游地区。第三，耕地水旱互换后的生产潜力大于互换前。水旱互转后的旱地生产潜力降低，水田的生产潜力提高。水旱互换后土地生产潜力提高区集中在东北的大兴安岭以东和辽河以西地区、小兴安岭和牡丹江以东地区;土地生产潜力降低区主要集中在河南西南部的伏牛山以东、汉水以北地区。　　 (4)依据土地生产潜力值把研究区分为高、中、低等3个不同质量等级产区。以基于2004至2006年统计资料计算出的县域单元粮食单产为基础，通过区域土地生产潜力与现实粮食生产力差值进行单产增产潜力分区。同时，根据单产增产潜力和实际土地面积，计算出各县域单元潜在产量差值，综合分成25个不同质量等级的综合增产挖掘分区。