粮食安全问题一直是国内研究的焦点问题。基于粮食供应链管理方法，研究粮食供应链上粮食生产和经营主体的利益补偿协调机制，提高粮食供应链整体竞争优势，对稳定粮食生产与构建粮食安全保障体系具有重要理论和实践意义。以黑龙江省粮食主产区为背景，分析商品粮供应链上主体的利益关系，并选择三级商品粮供应链为研究对象，构建出商品粮供应链微观组织结构模型，为利益补偿协调机制构建提供组织载体；首先，针对该供应链中以加工企业为核心，粮食生产者为供应商的利益关系，按照Stackelberg博弈理论，研究得出一种风险共担的带有罚金的协调契约，据此得出结论：粮食生产者不能履约带来的额外集货成本会损害供应链整体利益，但政府补贴会使得粮食生产者的风险共担能力变大；而粮食生产者自主从原粮现货市场中集货，可以帮助加工企业分担粮源不稳定风险，作为补偿也从企业获得比现货市场高的契约价格。其次，针对商品粮三级单供应链进行研究，其中加工企业为核心，粮食生产者为供应商，而经销商为加工企业销售商。粮食生产者与粮食加工企业之间选择带有罚金的风险共担契约，其有两种形式，一是粮食生产者接受罚金，二是粮食生产者自主集货；而按照粮食加工企业与经销商之间是否选择收入共享协调契约，也可以形成两种形式，一是选择普通批发价契约进行交易，二是选择在批发价基础上构建收入共享契约。因此，在商品粮三级单供应链中可以形成四种契约组合，并且通过对四种契约组合的最优订购量及利润进行分析，得出粮食经销商的最优订购量主要受到成品粮市场销售价格和自身成本的影响，并且当粮食加工企业集货成本较小时，可选择粮食生产者接受罚金与收入共享组合契约；反之，选择粮食生产者自主集货与收入共享组合契约。研究商品粮三级单供应链利益补偿协调，可以有效指导粮食加工与生产，粮食加工企业与外省经销商的协调可以有效促进黑龙江省粮食的对外销售。