中国是一个人口大国,历来重视耕地和粮食的保护。耕地是粮食安全的重要基础和保障,为确保粮食的有效供给,我国政府出台了一系列耕地保护方面的政策。但与此同时,部分地区出现大面积的耕地非粮化现象,粮食种植面积受到挤压,对粮食生产造成巨大压力,粮食供给与需求的矛盾日益突出。而目前针对大面积耕地非粮化现象的研究相对较少,对驱动机制的分析仍然需要进一步地研究。本研究以陕西省关中平原为例,通过建立耕地非粮化数据提取规则,利用ENVI和Arc GIS工具获取研究区的耕地非粮化数据。从而对2002-2017年耕地非粮化现象的时间演变、空间演变和时空演变三方面的特征进行分析。进一步地,构建指标体系,利用多元线性回归模型和地理加权回归模型分析了2002年、2007年、2012年和2017年的耕地非粮化驱动机制。通过以上研究表明:（1）从时间演变特征来看,2002-2017年间,耕地非粮化面积总体呈上升趋势,净增加269.598万公顷,占耕地的比例由31.143%增加到47.383%。（2）从空间演变特征来看,耕地非粮化现象在陕西关中平原的分布逐渐普遍,尤其在南部地区扩散迅速。（3）综合时空特征来看,不同年份的全局莫兰指数均显著为正,但存在下降趋势,空间集聚现象有所降低,耕地非粮化现象更加普遍。从局部空间集聚特征来看,不同时间节点的集聚特征不同。（4）从多元线性回归结果来看,降水量因素对耕地非粮化程度的影响显著为负（2002年、2007年、2012年、2017年）,气温因素对耕地非粮化程度的影响在2007年显著为负,2012年显著为正。坡度因素对耕地非粮化程度的影响在2002年显著为负,在2012年、2017年显著为正。高程和交通距离对耕地非粮化程度的影响显著为正（2002年、2007年、2012年、2017年）。（5）从地理加权回归结果来看,降水量因素对耕地非粮化程度产生影响的低值区主要在东北部地区,高值区主要在西南部地区。气温因素对耕地非粮化程度产生正向影响的范围逐渐扩大,高值区由西南部地区转为东南部地区。坡度因素在西部地区对耕地非粮化程度的影响高于其他地区,低值区主要位于东南部地区。高程因素对耕地非粮化程度的影响在东部以及南部地区最大。交通距离对耕地非粮化程度的影响在西部以及南部地区最大,低值区主要位于东北部地区。市场距离对耕地非粮化程度的影响在东北部地区最大,回归系数为负值的范围逐渐扩大。基于以上分析结果,本研究从平衡经济作物种植与粮食安全的角度提出相应的政策建议,为耕地非粮化的现状和驱动机制的研究提供一定的参考价值。