自2007-2008年全球性粮食危机后,粮食安全仍然是一项全球挑战。水土流失、生态多样性减少、极端天气变化、土地资源紧缺、森林锐减、农业环境污染等是各国普遍面临的生态环境问题。生态系统的破坏最先影响自然环境,人类活动中与自然环境密切相关的是农业活动,而粮食生产在整个农业领域占据着重要地位,粮食安全是关系国计民生和国民经济发展的重要问题。农业可持续发展的理念在这样的大背景下出现并被不断完善,在众多衡量可持续发展的指标中,生态足迹方法自被应用以来,得到了国内外众多学者的认可与改进。因此,研究粮食生产格局及作物生态足迹时空变化将会对粮食安全有重要意义。东北地区是我国最有潜力的商品粮基地和重要的粮食主产区,为全国提供了大量优质口粮、饲料用粮以及工业用粮。近几年,我国粮食生产重心逐渐向东北方向偏移,更加体现了东北地区在我国粮食生产格局中的重要性。然而,受供需关系和生态效益影响,其粮食可持续生产面临诸多问题与挑战。因此,研究东北三省粮食生产时空演变及生态足迹有利于优化粮食生产结构,对农业可持续发展有重大意义。本文采用空间自相关全局莫兰指数及热点分析探究2000-2017年东北三省粮食生产时间演变特征与空间差异规律,从播种面积变化、产量变化及结构变化3方面阐述时序变化演变特征,从空间集聚、空间格局2方面总结空间差异规律;并在此基础上,从农业投入、技术水平、经济环境、市场因素等方面选取8个指标利用多元线性回归模型解释作物播种比重的变化,分析东北三省粮食生产时空演变的影响因素。同时,以生态足迹方法为基础构建作物生态足迹账户和作物生态承载力供需平衡指数,从作物生产生态供给与需求角度对东北三省各市(州、区)域单元玉米、水稻、大豆作物生态足迹及其平衡状况进行研究和评价。划分东北三省作物生态足迹账户,确定相关参数的计算方法,分析不同作物生产特征,可视化玉米、水稻、大豆的作物生态足迹及作物生态承载力供需平衡指数并分析其变化。得出以下结论:(1)2000-2017年间,东北三省粮食播种面积和产量持续上升,作为最有潜力的商品粮基地的地位日益明显。其中,大豆播种面积和产量均经历了“上升—下降—上升”的阶段,大豆播种面积在2009年之后下降,于2015年呈上升趋势,大豆产量分别在2005年及2008年之后下降,于2015年呈上升趋势;玉米播种面积和产量呈现持续增长态势,且增幅较大,辽宁及吉林玉米播种比重一直高于大豆,黑龙江玉米播种比重于2010年超过大豆占据第一位;水稻播种面积和产量稳定增长,水稻产量一直高于大豆产量,水稻播种面积于2011年超过大豆占据第二位,辽宁及吉林水稻播种比重一直高于大豆,其中,辽宁省两者间差距于2003年后拉大,吉林省水稻播种比重增长相对缓慢,两者间差距较小,黑龙江省水稻播种比重于2011年与大豆持平后反超。玉米和水稻逐渐占据粮食种植的主导地位,大豆种植未来有一定增长趋势。(2)东北三省粮食生产具有一定的空间布局特征,玉米、水稻、大豆的空间集聚特征和变化趋势各不相同。其中,空间集聚最为显著的作物是大豆,其次是玉米,最不明显的是水稻。玉米种植的冷热点区空间变化及布局基本与粮食生产一致,热点区集聚于松嫩平原,冷点区分布在辽东半岛和辽宁西北部;水稻种植的集聚程度和范围变化较大,经历了“程度增强、范围扩大—程度降低、范围缩小”的阶段;大豆种植热点区的空间变化最明显,逐渐向黑龙江西北部集中,其冷点区的集聚程度和范围一直较大,集中在辽宁及吉林北部。多元线性回归分析结果显示,化肥施用量、农机总动力、各类作物与替代作物产值比、畜牧业产值比重、城镇化水平及非农就业机会对玉米、水稻、大豆种植产生了显著的影响,并通过一定的影响机制,使得东北三粮食生产呈现出相应的空间布局。(3)作物生态足迹的空间变化反映了作物生产的供需状态。玉米、水稻、大豆的作物生态承载力供需平衡指数空间变化及分布分别与其播种面积及产量的变化趋势与空间布局基本吻合。大部分市域单元的玉米作物生态承载力供需平衡指数呈现跨类型区增加,尤其是三江平原、小兴安岭、松嫩平原及长白山脉地区,18a间东北三省的玉米生态状况经历了“作物生态盈余为主—作物生态盈余范围下降”的转变的过程;三江平原、松嫩平原北部及长白山脉北部地区的水稻作物生态赤字至2009年演变为以盈余状态为主,之后至2017年又发展为以平衡状态为主,水稻作物生态供需状况改善明显;2000-2017年间,大豆作物生态承载力供需平衡指数呈增加趋势,即大豆作物生态状况呈一定程度的恶化趋势,两极分化越来越明显。在此基础上深入分析了3种作物在不同地形上作物生态承载力供需平衡状态的变化,并结合粮食生产时空格局变化及影响因素提出了粮食生产投入以及粮食生产空间布局优化思路与对策建议。