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为了供养生活水平日益增长的人口,城市化和粮食安全是两个关键的要素。中国城市化发展不断占用城市周边耕地进行大量建设,同时实现粮食安全又是重要的民生保障,两者均需要耕地作为支撑。为平衡用地需求,补充因城市化建设而损失的耕地,我国实施占补平衡政策来维持耕地数量。单纯的耕地数量保护政策未能很好的结合质量及生态来保护耕地。本研究基于粮食产能(粮食总产量)视角,通过空间分析法得到全国耕地利用数据,揭示耕地的数量、质量和生态保护的效果,并探索为实现未来更高的粮食产能需求做出的响应。1990-2010年间,以数量为主导的耕地保护政策对维持我国耕地数量起到了一定效果,粮食总产量随播种面积增加而升高,但这样的模式对财政的浪费,损害林地、滩涂等生态资源的劣势逐渐显现。提高单位面积粮食生产率也是提高粮食总产量有效的手段。从耕地质量的角度出发,本研究发现1990-2010年我国约2/3的省份耕地破碎度增加;山地、丘陵区增加耕地平均坡度高于减少耕地坡度,而草地较多的西北和湿地资源丰富的地区平均耕地坡度减小;2000-2010年全国耕地土壤有机碳(SOC)整体下降,其中2005-2010年全国耕地SOC的下降趋势明显。通过耕地破碎度、坡度及S0C三个定量指标分析表明耕地保护政策虽然从面积上对粮食总产量有一定的保障作用,但由于补充耕地单产不高,拉低全国耕地的平均生产能力,并未完全实现耕地保护的最终目标—即生产更多的粮食。长远来看,要实现可持续的粮食安全,需要结合耕地的数量、质量和生态三方面来制定保护政策和具体措施。目前我国已经具有成熟的耕地质量提升技术,经测算基本农田建设的经济成本低于占补平衡政策,且质量提升后耕地的粮食产量相比补充耕地的产量平均高出100Kg/亩。同时,耕地质量提升技术还可以节约土地,减少对自然生态用地的破坏,并释放适量的土地来保障城市化进程中的土地需求,实现资源可持续利用,保障生态安全。建议将更多的资源和政策配置到基本农田和高标准农田的建设上,释放适量的土地用于城市发展;未来需要加强从耕地生态保护为主导的政策,减少对生态用地的破坏保证粮食安全和生态安全,破解我国可持续发展困境。