山东省是我国的农业生产大省,但当前人地矛盾突出,人们长期忽视耕地功能,研究山东省耕地功能对于实现山东省耕地利用布局优化、促进农业可持续发展具有重要意义。本文应用数据密集型知识挖掘,集成地理信息方法与模型,融合土地利用、地形、气候、社会经济、遥感等多源大数据,在将耕地功能划分为粮食生产、社会保障、生境维持、水源涵养、景观美学5项功能的基础上,分别确定各项功能的评价方法,以1 km×1 km栅格为评价单元对山东省2000、2005、2010、2015年耕地功能开展精细化评价;利用GIS空间分析、热点分析、双变量空间自相关等多种分析方法,揭示耕地功能的空间格局、时间演变以及时空相关性;应用Spearman秩相关、空间自相关研究耕地功能权衡与协同关系的数值表现和空间格局;利用空间聚类并结合耕地功能的时空特征和权衡协同关系对2015年山东省耕地功能进行合理分区,并利用地理探测器检验分区的空间异质性,最终提出适应每个分区的耕地管理模式。主要研究结论如下:(1)耕地功能空间格局与时间演变特征。山东省耕地粮食生产功能在鲁西地区较强,社会保障功能以济南都市圈较为突出,生境维持功能的高值区集中在鲁中山区,水源涵养功能由南向北递减,景观美学功能高值区以东部地区较为集中。整体来看,水源涵养与生境维持功能在15年间呈减弱趋势,其余功能呈增强趋势。耕地多功能性在2000年最弱而在2005年最强,呈现出南强北弱的态势。(2)耕地功能时空相关性特征。各项耕地功能时空相关的Global Moran?s I均为正值且超过0.5,向外扩散相关性显著;在不同时段大都表现为高高或低低集聚,低高或高低集聚单元很少,正向时空相关性显著;生境维持、景观美学功能的时空相关格局较为稳定,其余三项功能的时空相关格局变化相对较大。(3)耕地功能权衡与协同关系。生境维持功能与粮食生产、社会保障功能呈现不断增强的权衡关系,粮食生产功能与社会保障、水源涵养功能由协同关系转变为不断增强的权衡关系,水源涵养与社会保障功能的协同性不断减弱,生境维持、水源涵养、景观美学三项功能两两之间都存在较强的协同关系。从空间格局上看,景观美学与生境维持功能空间关联的耦合格局相对稳定,而其他功能间的耦合格局均存在一定程度的变化。(4)耕地功能分区及其管理模式。粮食主产区应不断提升农业生产效率,保障粮食稳产高产;高效农业区应走集约型农业发展道路,同时保障耕地生态安全;都市农业区应发展以休闲农业、特色景观为重点的现代城市农业;均衡发展区应凸显农业优势,促进耕地空间复合利用;生态农业区应重点发展山地观光农业,建设绿色农业生产基地;功能弱势区应围绕盐碱地改良,以提升耕地产能为重点,保持耕地利用的持续性。本文对山东省耕地功能只是进行了初步研究,今后需要进一步改进和完善。仅对5项典型的耕地功能开展研究,对耕地功能的评价还有些片面,今后需构建一个能够提供理论依据且被广为接受的耕地功能分类标准与体系;随着评价模型的完善、数据精度的提高,未来可以进一步缩小评价单元,利用更科学的评价方法进一步降低耕地功能评价中的不确定性;以乡镇街道、村庄等更小的区域作为统计单元,或者直接以栅格对耕地功能相关特性开展分析,提升耕地功能时空格局分析以及分区的准确性。