粮食主产区的发展对保障国家粮食安全、促进区域协调发展、带动农民增收致富有重要的作用。粮食生产具有明显的正外部性，粮食主销区和全体社会成员从中获益但并未支付相应成本，粮食主产区和农民却因粮食生产损失了一部分发展权益但并没有获得相应的补偿，因此有必要建立粮食主产区利益补偿机制。通过分别以河南和广东作为粮食主产区和主销区的代表，对两者的粮食产量、财政收入和农民人均纯收入进行对比，发现粮食主产区在人均财政收入和农民人均纯收入两方面全面落后于粮食主销区。然后本研究运用多元线性回归模型对粮食主产区与主销区在人均财政收入和农民人均纯收入方面的差距进行分析，发现人均财政收入与粮食产量呈显著负相关，但与全社会劳动生产率等呈显著正相关；农民人均纯收入与粮食产量、农业机械化和农业固定资产投资呈显著正相关，但粮食产量影响因子要低于农业机械化和农业固定资产投资。以上分析表明，粮食生产是导致主产区财政收入低的原因，而提高农民收入则应将重点放在提高农业基础设施和物质装备水平上。在弹性理论的基础上，本文对粮食供求曲线进行分析，指出增加粮食产量与提高农民收入在一定程度上存在矛盾；然后对粮食安全效用曲线与种粮农民效用曲线进行对比，发现在摆脱粮食短缺阶段以后，粮食安全效用曲线与农民效用曲线呈反向变动。以上两个方面表明，当粮食产量达到一定水平以后，通过提高现实粮食产量，要同时实现保障粮食安全与增加农民收入两个目标存在一定的矛盾。因此，本研究提出，粮食主产区利益补偿机制的目标不在于增加现实粮食产量，而是将促进主产区区域发展作为首要目标，通过提高主产区经济社会发展总体水平，带动粮食综合生产能力和农民收入的提高。粮食主产区利益补偿的主体是从主产区粮食生产的正外部性中受益，但并未支付相应成本的市场主体；利益补偿的客体是承担了粮食生产正外部性的成本，但并未从中受益或收益低于成本的市场主体。本研究对粮食生产的私人收益（成本）和社会收益（成本）进行了分析，在此基础上提出：中央政府由于是主产区“超额”承担粮食安全保障义务的制度设计者，是全国性公共产品最有效率的供给者；粮食主销区从主产区粮食生产中获益，但并未支付成本，商品粮消费者从当前低粮价中获益，因此中央政府、粮食主销区和商品粮消费者是利益补偿的主体。种粮农民和主产区是粮食生产直接成本的承担者，由于国家对耕地用途的限制以及当前的低粮价政策，使农民和主产区损失了部分发展权的收益，因此农民和主产区是利益补偿的客体。严格的土地政策限制了耕地的用途，耕地用于粮食生产而不能转做其他用途，在一定程度上限制了主产区获得更高的收益，那么耕地用于其他用途产生的收益与粮食生产现实收益之间的差额就是利益补偿的金额，粮食主产区利益补偿金额等于补偿面积与单位面积补偿金额的乘积。补偿面积是各地区实际粮食播种面积与必要粮食播种面积的差额，必要粮食播种面积由当地人口、人均必要粮食消费量和耕地产量情况确定；单位面积补偿金额是耕地用于其他用途所能产生的收益与粮食生产收益之间的差额，其他用途的收益分为建设用地带来的最高收益和其他农业用途带来的最低收益。建设用地收益等于土地出让收益除以50年的使用年限，其他农业用途收益用蔬菜纯收益代表；粮食生产收益则以东北、黄淮海和长江流域三个区域主要粮食作物的平均收益代表。通过计算，2009年粮食主产区利益补偿金额最高为50949.2亿元，最低为32157.02亿元，并且逐年上涨的趋势。粮食主产区利益补偿的运作方面，经历起步、发展和完善三个阶段，近10年时间，逐步建立起以利益补偿基金为核心的运作机制。通过GDP增长提成、粮食主销区土地出让提成、征收粮食安全税、社会募集等方式出资组建利益补偿基金。补偿基金由基金管理机构按照市场化方式独立运作，通过国债投资、抵押贷款投资、不动产投资和优势产业投资，以实现基金的保值增值。在此基础上，补偿基金要重点支持粮食主产区基础设施建设、公共服务和相关产业的发展。