中国始终将粮食安全问题视为治国安邦的头等大事,将不断增强粮食自给能力作为保障国内粮食安全的战略选择。在保持国家粮食高自给率的粮食安全战略目标下,我国粮食生产综合能力不断提高,2004年以来实现粮食产量“十一连增”。但我国人均耕地面积少,能被农业有效利用的自然资源有限,工业化和城市化的快速发展也导致了我国优质耕地资源不断流失。我国粮食以小规模农户家庭为主要生产主体,在生产水平和认知水平有限的条件下,粮农往往采取“高投入-高产出”的生产模式以实现粮食产量不断提高,化肥、农药、农膜等化学农业生产要素使用量逐年增加。不合理使用农业生产要素导致要素利用率低,大量要素流失进入土壤和水体等,对周边生态环境造成严重威胁。所以,我国高粮食自给率目标面临着严重的资源和环境约束。本研究综合运用了实地调查法、统计分析法、计量分析法等研究方法。首先,梳理我国粮食安全与生态环境的相关理论,并对我国粮食安全、化肥投入和生态环境的关系进行理论推导；其次,分析我国实现粮食高自给率过程中的资源障碍,利用内生化施肥环境影响的生产函数,实证分析化肥环境污染对粮食产量的影响,更全面解释化肥施用对粮食增产的作用：第三,分析农户施肥行为情况和对施肥环境影响的认知情况,并分析不同规模农户的施肥意识差异及农户化肥利用的规模效益：第四,实证分析农户对四种环境友好型施肥方式的选择行为,从农户行为角度分析化肥利用与环境影响之间的关系,探讨寻找提高农户化肥合理利用的途径。本研究得到的主要结论是：(1)我国自然资源有限、人地矛盾突出,为实现粮食自给率目标付出了较大环境代价,一些不当生产行为也导致我国土地资源和生态环境质量在下降。(2)粮食生产中化肥不合理利用不但影响生态环境健康,其产生的污染也会导致粮食产量下降,我国必须重视这种影响。(3)我国农户粮食生产规模、科学生产意识、粮食产出和化肥利用效率都在发生改变。(4)我国农户生产经营以家庭总效用最大化为粮食生产目标,过度注重粮食产量提高,对生产的环境影响认知不足,化肥过度投入导致化肥利用率低和环境持续性破坏。农户农业生产环境保护意识总体上有待提升,但种植大户施肥行为上比小规模农户更加科学。(5)土地规模化经营克服了我国农地小规模经营的弊端,有助于提高我国粮食生产中化肥利用。(6)粮食农户对减少施肥、机械深施、有机肥和配方肥等环境友好型施肥方式有较大需求和调整能力,但要用不同措施对农户进行合理引导。