近三十年中国经济“重速度、轻均衡”的发展方式导致生态环境持续恶化,不仅大量的优质耕地资源被城市或工矿占用,不合理的开发利用还进一步污染了水土资源,严重威胁着环境安全和公众健康,影响社会经济发展的整体持续性。2014年国家公布的《全国土壤污染调查公告》显示中国有19.4%的土壤点位数据超过国家发布的土壤环境质量标准,全国9个主要稻米产区大米中镉超标占10.3%,这说明正视食品安全问题已刻不容缓。为践行“青山绿水即是金山银山”的发展理念,逐步解决耕地污染问题,国家倡导实施休耕战略。先前学者已对休耕的内涵及其自然-经济-社会效益、农民休耕的意愿与补偿标准、耕地休耕具体的实施模式与对策等政策开展了广泛的研究,但对“休哪里?”、“休多少?”、“怎么休?”这三个最根本的问题未作明确回答,这不仅涉及到我国人口增长、膳食结构和经济发展等社会经济问题,还涉及到耕地质量、生态脆弱性、土壤污染程度等自然条件。此外,休耕对粮食安全的影响如何也需要进一步深入研究。为此,本文从土壤污染状况、耕地质量等级、地下水超采区空间分布和生态保护红线等影响休耕的主控因素入手,采用空间统计与分析方法,依据不同农区休耕的主控因素的差异对中国休耕区域进行划分,定量化评估不同的休耕情景(食品安全优先、耕地质量优先和生态保护优先)对粮食安全潜在的影响,最终探索在粮食安全约束下,综合考虑耕地数量安全、质量安全、生态安全的基于粮食安全优先的中国最优休耕方案。本文通过识别休耕主控因素、确定休耕对粮食安全的影响,为实现“藏粮于地”、农业发展可持续转型和国家粮食安全服务,可为国家层面上的休耕规划提供依据,对保障国家食品安全,推进生态文明建设和平衡新时代耕地利用矛盾具有重要战略意义。取得的主要结论如下:(1)影响中国休耕的四个主控因素在空间上呈不同的等级分布。中国耕地土壤总体复合污染占比为22.10%,以轻度污染为主,其中重度污染占比1.23%;中国耕地质量总体不高,以中等地为主,低等地和劣等地共占总面积的17.69%;中国地下超采区主要集中于华北、东北地区,轻度、中度和重度区分别为3.66%、3.83%、0.68%;中国生态保护红线划定范围内尚有耕地1961.61万hm~2,占耕地总面积的14.52%,其中,一级生态保护红线内占3.57%。(2)不同情景概念模型评估了中国休耕的优先组合。基于食品安全优先的低、中、高三种休耕目标组合的休耕面积比例分别为4.94%、9.64%和15.30%;基于耕地质量优先的低、中、高三种休耕目标组合的休耕面积分别占耕地总面积的6.65%、9.83%和19.52%;基于生态保护优先的低、中、高三种休耕目标组合的休耕面积分别占耕地总面积的5.70%、10.01%和20.58%。(3)在不考虑国家粮食安全与财政压力的情况下,中国休耕总面积为4434.69万hm~2,占耕地总面积的32.87%。依据不同区域休耕的主控因素差异,制定清洁去污型、地力提升型、节水保水型和生态保护型等休耕类别,并建议对不同等级、不同区域的耕地资源采取差异化的休耕治理措施。(4)不同休耕目标组合对粮食产能损失有着显著的差异。基于生态安全优先情景下高休耕目标组合造成我国粮食减产量为[17165.35,25386.62]万吨,远高于食品安全优先组合和耕地质量优先组合对粮食产能的影响。为保障国家粮食高度自给,中国最大可休耕规模为1818.27万hm~2,并置于自然-社会-经济系统下综合制定了考虑粮食安全低、中、高三种休耕方案,分别休耕992.98、1732.32和2964.10万hm~2。为切实保障农民生计,确保休耕补贴金额处于国家和地方财政可接受范围内,且不对国家粮食安全造成大的负面影响,建议将低、中、高三种休耕方案分别按1.7:5.1:3.2、3.9:2.4:3.7和2.3:3.6:4.5确定近期(2021-2025年)、中期(2026-2030年)、远期(2031-2035年)的休耕规模。在中国不同地区实施休耕应因地制宜,科学分类、分时期实施推进休耕方案,以期实现国家农业转型发展,提升粮食生产能力和保障国家粮食安全。该论文有图40幅,表25个,参考文献231篇。