本研究采用历史资料分析、典型调查、专家走访和GIS信息技术等方法，建立和完善了1985—2000年全国分县统计资料数据库，涉及3000多个县共500多万条数据，并实现了基于GIS的耕作制度历史变化趋势和未来布局区划；在此基础上，从作物布局、复种指数、间混套作、轮作连作、土壤耕作方式、物质投入等方面对近半个世纪以来尤其是1985—2001年中国耕作制度的演变进行了分析；本研究还根据FAO数据库，对我国1961-2001年食物需求和供给量趋势进行了全面分析和国际比较，预测了2020年我国主要粮食作物的需求；在总结耕作制度演变规律和食物需求预测的前提下，以全面提高粮食综合生产能力为基础，预测了以粮食作物基本生产田、高产和超高产田布局为核心的2020年耕作制度发展趋势。 1．耕作制度近半个世纪演变主要趋势。(1)耕地面积不断减少，粮食增产的压力越来越大。(2)作物结构不断优化，作物布局区域化、科学化程度不断提高。全国稻谷、小麦和玉米为主的粮食生产格局已经形成。三大粮食作物产量占全国粮食总产比例从1950年的63.18％上升到2001年的85.24％，其中水稻的产量比例略有下降，小麦的产量增加了一倍，玉米的产量比例增加了一倍半；大豆、薯类的产量比例分别下降了50％，其他作物的比例下降了近4／5。各分区和县级GIS分析表明，水稻主要分布在长江中下游区、东南区和华南区，分别占各区总播种面积的60～70％；小麦以黄淮海区为主，占总播种面积的50％；玉米的主要分布在东北区和黄淮海区，分别占总播种面积的40％；大豆以东北区为主，占总播种面积的30％。(3)作物复种方式不断优化，复种指数呈波动式增长。(4)作物种植模式由高产为主向高产高效的方向发展。(5)轮作面积逐渐缩小，呈现单一化趋势。(6)土壤耕作由多耕多种向少耕精种方向发展。 2．耕作制度近半个世纪演变基本规律。精耕细作仍将是耕作制度发展的主要方向；社会需求是耕作制度发展的基本动力；促进粮食增产、环境改善是耕作制度发展与改革的核心任务；可持续发展是耕作制度发展的根本原则；农业科技进步与合理的生产要素投入是耕作制度发展的前提和保证。 3．中国食物及粮食安全趋势及预测。(1)我国食物需求已经进入植物性产品需求基本稳定、动物性产品持续增长的阶段。(2)我国食物安全的现状是：热量基本达标、蛋白质不足、植物脂肪偏低。(3)2020年我国食物及主要粮食作物需求量预测。高谷物方案的粮食需求总量为61857万t，水稻18904万t、小麦11450万t、玉米14137万t、大豆2193万t；低谷物方案的粮食需求总量为64319万t，水稻16953万t、小麦8966万t、玉米14154万t、大豆2193万t。 4．未来20年耕作制度发展的主要趋势。(1)精耕细作仍将是耕作制度未来发展的主导方向。(2)确保粮食产量、增加农民收入和吸引劳动力就业是耕作制度的根本任务。(3)不断提高土地利用率、增加单位面积产量和产值是耕作制度的主要目标。根据县级GIS分析的结果，实现2020粮食总产目标，需要现有低产田提升为中低产田、中低产田提升为中产田、中产田提升为中高产田、中高产田提升为高产田、高产水平再提升40％。(4)区域化、专业化是作物布局的主要趋势和方向。基于粮食生产的基本农田分析，按高谷物需求的三个方案，到2020年分别需粮食作物播种面积9469.7万hm~2、7959.0万hm~2和6872.2万hm~2；按低谷物需求方案分别需9846.6万hm~2、8275.8万hm~2和7145.7万hm~2。(5)复种方式应不断优化、复种指数需进一步恢复和提高。按复种指数恢复和提高方案，2020年所需粮食作物耕地面积高、中、低三个水平为5557.4万hm~2、4676.4万hm~2和4042.0万hm~2，分别占2001年的89.3％、75.1％和64.9％。(6)间混套作方式和内容不断丰富和提高，土地生产率进一步提高。(7)土壤耕作次数减少，耕作质量提高，少免耕进一步得到推广与应用。(8)技术集约和生产要素投入减少是未来高效耕作制度的发展方向。