耕地是人类赖以生存和发展的基本资源,它是指由自然土壤发育而成并且处于适宜作物生长、发育、成熟的自然环境里,能够种植农作物的田地。我国面临人均耕地少,耕地质量差,耕地退化严重,后备耕地资源严重不足,耕地减少态势加剧等严重问题。预计未来我国人口将以每年1000万的速度增长,2030年有可能达到16亿人口；生活水平和城市化水平的提高,将持续拉动粮食需求的增长,到2030年,我国粮食需求将达到6.17亿吨,粮食总产需要在这个基础上增长20%以上。然而城市化与基础设施建设对耕地的侵占越来越多,土壤污染面积大范围扩大,农民耕种粮食意愿持续减退等问题却日益凸显,因此,保障耕地资源与粮食安全对于满足人类基本生存与发展尤为关键。特别是现今面对如此复杂的耕地问题,耕地资源保护不能再仅仅是停留在数量保护层面,更应该向耕地质量管护与生态保护并重升级。为了实现这一转变并提出合理的耕地资源管护与粮食增产建议,本研究首先了解区域耕地数量与质量以及粮食生产能力的时序演变规律与空间分异特征,其次要分别掌握耕地数量、质量和粮食生产能力时空演变的驱动机制,最后要剖析耕地数量、质量与粮食生产能力时空耦合的过程机理。本文选择江汉平原作为研究区。江汉平原位于湖北省中南部,由长江与汉江常年冲积而成,区域内大小湖泊星罗棋布,约有300多个,是典型的以耕地-湖泊为主的生态系统。区内河网纵横、湖泊众多、土壤肥沃、降水充沛、光热充足,粮食生产条件优异,农业耕作以一年两熟和一年三熟为主,以粮、棉、油、麻、猪、禽、水产品为主的农业经济区域优势显著,是我国重要的农业生产基地之一,也是各项建设占用耕地最多最快的地区,土地利用类型转变以耕地-湖泊-建设用地相互转换为主,区域耕地质量与粮食生产能力时空耦合机理特征具有典型性。本文的主要内容共分为8章：第一章为绪论。阐明研究意义；从国内外有关耕地质量的界定与研究,耕地数量质量空间变化与粮食生产能力变化研究进展,耕地质量与粮食生产能力时空耦合研究现状等大的方面入手展开研究综述。第二章为研究方案。简述研究目的,研究方法,研究内容和拟解决的关键问题,并确立研究技术路线；研究基于交叉学科背景和计量地理学、3S技术、数理统计与计算机技术等多种方法,对江汉平原30年来耕地数量、质量时空变化与粮食生产能力演变与空间分异响应开展深入研究。第三章为指标体系构建。界定研究内涵,构建指标体系与度量标准；本章参阅国内外文献并依据研究目的和研究区域特点界定耕地质量与粮食生产能力的内涵,构建指标体系并确立评价标准。第四章为江汉平原耕地数量时空演变。分析江汉平原耕地数量时空演变规律与驱动机制；本章主要从耕地资源数量时序变化与空间格局演变两个方面入手,遵循统计年鉴数据和遥感土地利用类型图两条研究主线,分别对江汉平原耕地数量、人均耕地、耕地变化区域差异的时序变化,土地利用图谱、土地利用类型转移矩阵、耕地流入与转出的空间分布特征与演变规律,以及耕地重心的移动规律、耕地景观格局与县域耕地空间格局演变做了深入分析。最后对江汉平原耕地资源数量时空演变的驱动机制进行了细致研究。研究表明：1980-2010年江汉平原耕地数量和人均耕地数量双下降,耕地重心向西移动；在1980-1990年间耕地-水域与耕地-林地的转换较为频繁,1990-2000年水域-耕地与建设用地-耕地之间的转换为主要转换类型,2000-2010年耕地与建设用地的转换占据主导；县域耕地动态活跃度由1980至2010年逐步从西部区域向东部区域转移;耕地图斑破碎化,形状不规则化是该阶段耕地景观变化的主要特征,表明人类活动对耕地变化的干预度不断加强。第五章为江汉平原耕地质量时空演变。分析江汉平原耕地质量时空演变规律与驱动机制；本章主要对影响江汉平原耕地质量的主要因子的变化特征做了探索研究,并依据《农用地分等规程》和“耕地质量动态监测中部试点”耕地质量评价指标体系划分耕地等别。最后对耕地质量的时空演变规律及其驱动机制进行了深入研究。研究表明：1980-1990a到1990-2000a耕地质量提升较快,2000-2010a耕地质量提升较慢,甚至局部出现质量衰退现象；优等质量耕地重心向东部和南部集中,劣等耕地重心向西部和北部缓慢推移；“东高西低,南优北劣”的耕地质量空间格局特征愈加明显。第六章为江汉平原粮食生产能力时空演变。分析江汉平原粮食生产能力时空演变规律与驱动机制：首先对粮食现实生产能力,如粮食产量、粮食单产、人均粮食产量、复种指数、粮食生产集中度的时序变化做初步分析,然后对江汉平原各级粮食潜在生产力进行估算,接着运用粮食生产重心模型、ESDA空间数据探索分析和因子分析等方法对江汉平原粮食生产能力空间格局演变展开研究,并依据逐日气象数据对江汉平原区域内的种植界限变动进行了探索性分析,最后在上述研究基础上展开江汉平原粮食生产能力时空演变主要驱动力分析。研究表明：江汉平原粮食产量呈现“低产-高产-降产-增产”的变化规律,产量空间集聚特征显著,产量重心的移动轨迹趋势为“东进南移”；粮食产量与粮食播面单产不存在空间协调性,这主要是由于区域种植结构与复种指数差异所致；复种指数先高后低,整体增加,在1997年达到阶段最高点,复种指数高的县(市)除云梦县和应城市外-般分布在区域南方和西部,与热量分布具备较好的空间-致性；产能潜力估算显示东部和南部区域是未来主要增产区域；粮食承载力空间格局变化上呈现“西强东弱”到“西强东弱,南强北弱”再到“东-西南-南半角强,东北角弱”的演化态势,粮食承载力重心沿着“西部-西南-南部”的运行轨迹运动；气候变暖导致种植一级区界限向北部和西部扩张,双季稻种植北界北移。第七章为江汉平原耕地质量与粮食生产能力时空耦合研究。运用SLM和SEM等空间计量回归模型和EsDA数据探索分析方法探究耕地质量因子与粮食产量,粮食可持续生产能力与有关经济因子的时空相关性；构建耕地与粮食生产重心拟合模型；分析耕地与粮食产量敏感度空间分异规律；研究农业劳动力与耕地以及耕地等别变化与粮食产量的时空耦合演变。最后综合分析耕地数量与质量变化对粮食生产能力的影响,并从耕地可持续利用、农业政策与推广、区域主体功能定位三个方面给出耕地保护建议。研究表明：江汉平原有效土层厚度和土壤质地改进对产量提升效果最显著,排水条件改进空间不大；优等耕地质量重心和粮食产量重心东进南移,耕地数量重心西进北移,逆向结构变化为今后区域粮食增产埋下隐患；粮食增产对耕地数量的依赖度不断提升；劳耕耦合类型整体空间演变格局为“衰退型-偏增长型-增长型”,劳-耕增长型的县(市)逐步扩大,分布重心由西部向东部转移。第八章为结论与创新点。归纳与总结本文的主要结论与创新点。