以县域为基本空间单元,采用GIS空间分析和ESDA方法,对山东省1995-2010年间县域粮食单产空间格局变化进行了分析,在此基础上,结合全国农业生态区划,分析山东省粮食均衡增产潜力。结果表明:①山东省县域粮食单产水平之间的差异整体上呈现出先增大后减小的趋势。鲁北和鲁西北平原农业生产基础差,单产增长速度最快;鲁西南平原农业生产基础差,单产增长速度较慢;鲁中南丘陵和山东半岛农业生产基础好,单产增长速度较慢;②县域粮食单产变化的Global Moran’s I值为0.5708,表明单产变化的区域分布并非完全随机,而是表现出明显的空间集聚特征,4种集聚类型中,"H-H"类型区和"L-L"类型区占主导,"H-H"类型区主要分布在鲁北和鲁西北平原,"L-L"类型区主要分布在鲁西南平原、鲁中南丘陵和山东半岛;③全省可划分为4个一级、9个二级均衡增产类型区,粮食单产增产潜力鲁北和鲁西北平原>鲁中南丘陵>山东半岛>鲁西南平原;总产量增产潜力约为9.50×106t,其中鲁中南丘陵>鲁北和鲁西北平原>鲁西南平原>山东半岛。