近些年,黄土高原地区的水土流失虽然得到一定程度的治理,但是人口的飞速增长和土地的不合理开发与利用仍然制约着该地区的农业生产发展,阻碍着该地区的社会进步。退耕还林(草)工程对于防治水土流失具有举足轻重的作用,并且与粮食安全也高度相关。因此本研究利用收集的基础资料,综合运用数量地貌学、景观生态学、土壤侵蚀动力学、水土保持学等相关学科的理论,结合ArcGIS等技术,开展了黄土高原地区粮食安全与生态建设的响应关系研究,分析了该地区退耕还林对粮食产量变化趋势的影响,同时对该地区不同时空尺度的土地利用动态变化与粮食安全态势变化进行研究,采用粮食自给系数与耕地压力指数对黄土高原地区的粮食安全予以评价,最后对未来黄土高原粮食安全进行了预测,为解决黄土高原区域农业可持续增长、经济社会协调发展提出了可行性建议与对策,为促进该地区的粮食安全与社会经济可持续发展提供一定的理论支撑。本文的主要研究成果如下:(1)分析了黄土高原地区的土地利用类型以及土地利用面积的变化特征,并通过该地区土地利用转移矩阵分析了黄土高原地区土地利用变化特征和各土地利用面积之间的流向。耕地、草地和林地是黄土高原地区主要的土地利用类型。其中,耕地面积经历了先增加后减少的变化过程;草地面积存在持续减少趋势;林地类型经历了缓慢增加—减少—快速增加的变化过程;城乡、工矿、居民用地存在持续增长的趋势;水域面积、未利用土地面积处于减少的趋势。(2)揭示了黄土高原地区人口数量与粮食产量之间的响应关系。1985～2013年黄土高原地区总人口呈现直线增长趋势,2013年黄土高原总人口与1985年相比增加了 3474.2万人。1985～2000年黄土高原地区人口保持较高的增长率,年均人口增长率超过了 I%。自2001年开始,年人口增长率呈现波动式下降趋势;2010年以后的年人口增长率基本维持在0.6%左右。1985～2013年黄土高原的粮食产量大致经历了:1985～1998年波动增长阶段、1999～2001年急剧减少阶段、2002～2013年逐步增长阶段三个阶段。粮食总产量呈波动式增加趋势,波动系数变化范围为-18.73～16.04。整个黄土高原粮食供给安全,但是由于人口和耕地分布的空间差异性,粮食安全水平在不同时间、空间尺度下存在一定的差异。(3)评价了黄土高原地区粮食安全和耕地压力指数变化规律。结果表明,黄土高原粮食自给系数可大体分为三个阶段:第一阶段,从1985～1998年,粮食自给系数呈现出波动上升趋势,但是系数总体低于95%,表明黄土高原地区粮食产量尚未满足需求;第二个阶段:从1999～2001年,黄土高原粮食自给系数呈现出连续下降趋势,到2001年粮食自给系数仅为67.7%,为历史最低水平。大规模的退耕还林(还草)工程开展之前(1999年以前),黄土高原的耕地压力指数一直稳定在1.3左右,表明黄土高原地区耕地承受着巨大的压力。(4)预测了未来黄土高原地区粮食安全。应用GM(1,1)模型分别对黄土高原人口增长和粮食单产增长进行预测,预测结果表明:2030年黄土高原总人口将达到15037 87万人,年均人口增长率为1.23%;2030年粮食平均单产为5363.04kg/hm2,未来15年黄土高原年均粮食增加量为1037.04kg/hm2。