东北地区是我国重要的粮食生产基地和输出基地,拥有发展粮食生产的良好条件,具有稳定的商品粮供给能力,为保障我国粮食安全和社会稳定发展做出了突出贡献,在我国粮食安全保障体系中占有不可动摇的地位。因此,对东北地区粮食生产潜力进行分析和预测,对增加未来粮食供给具有重要的意义。文中首先综合考虑了气候条件,政策,生产规模和生产投入等发面的因素对黑龙江省、吉林省和辽宁省的粮食生产潜力的影响,分别建立了各省粮食生产潜力的层次分析结构图,计算出了影响各省粮食生产潜力的各个因素的贡献率,其中气候因素对黑龙江省粮食生产潜力的影响最大,对于吉林省,生产规模和生产投入的贡献率最大,辽宁省是生产投入的贡献率最大。然后根据东北地区粮食生产发展的特点,分别建立了粮食作物单产预测的灰色马尔科夫模型、逻辑斯蒂模型以及基于这两种模型的组合预测模型。预测了黑龙江省、辽宁省、吉林省、东四盟以及黑龙江垦区的水稻、小麦、玉米、大豆的单产量;针对不同地区、不同的粮食作物,通过比较各模型的相对误差,采用误差较小的模型结果作为最终的预测值;最后,通过计算与规划面积的乘积,预测了各地区各作物未来5年的产量,预测黑龙江省2015年粮食产量将达到521亿千克,吉林省2015年粮食生产潜力预测值为306.19亿千克,与2007年相比,增加了57.7亿千克。辽宁省2015年粮食生产潜力预测值为204.53亿千克,东四盟地区2015年粮食生产潜力预测值为24.6亿千克。预测结果与各省份粮食生产规划中的数据基本一致。最后,在黑龙江省2008年制定的千亿斤粮食工程和两个畜牧工程的基础上,建立了以三大工程总效益最大为目标的优化模型。根据各工程的战略规划,以三个工程能够协调发展为约束条件,即在现有耕地条件下,通过合理分配各粮食作物和饲粮作物的耕地面积,在三大工程都可以实现的条件下,使产值达到最大。研究结果表明在现有自然资源和社会条件下,小麦的产量无法满足畜牧工程的需要,因此黑龙江省还应大力发展国内国际贸易确保三大工程顺利实现。本文的基础数据具体到东北三省的各市县,同时又结合各省的粮食生产规划建立了数学模型,可以更准确的评估和预测东北地区的粮食生产潜力,以便提前采取措施,调整农业生产结构,保障粮食安全。