城镇化背景下，中国社会经济步入转型发展的关键期，农业在国民经济中的地位不断弱化，传统以“小农”生产为特征的粮食生产组织模式呈现出结构性矛盾。乡村人地关系地域系统在农业劳动力与土地利用转型背景下不断演化。以乡村人地关系演变为特征的乡村生产体系变化成为研究乡村转型发展的重要内容。本文选取与乡村人地关系转型密切相关的粮食生产活动作为核心研究内容，通过“理论解析—实证检验—案例研究—优化调控”构建了中国传统农区粮食生产系统转型的研究体系。以乡村人地关系转型为核心主线，通过全国、传统农区、典型县域和典型村域等多级尺度分析了粮食生产系统转型的格局及其形成机制。通过选取典型县域和村域展开案例研究，总结了粮食生产系统转型的阶段类型及其面临的发展问题，并提出了针对性的优化策略。通过以上不同层级的跨尺度研究，为优化乡村人地关系，保障粮食生产系统有序转型提供科学支撑和决策依据，本文主要研究结论如下:　　(1)提出了粮食生产系统的概念，基于粮食生产系统的经济、社会和生态三重属性搭建了粮食生产系统粮食生产供给、农户生计保障、城乡转型支撑和生态环境保育四个维度的功能体系。基于跨时空尺度模式，梳理了粮食生产系统所面临的系统性扰动。从影响粮食生产系统空间弹性的内外部扰动因素入手，解析了粮食生产系统多层次连通体系，构建了跨尺度作用下粮食生产系统空间弹性的分析体系。研究发现，结合粮食生产系统扰动因素的空间异质性和连通性，深入研究农业劳动力及土地利用等关键要素转型过程，可有效提升系统应对扰动的能力。　　(2)构建了中国粮食产量与农业劳动力变化的耦合关系模式，初步探讨了县域粮食产量与农业劳动力转型的耦合过程。通过构建粮劳弹性系数和农业劳动力转移效应系数分析了中国县域粮食产量与农业劳动力变化的耦合关系。研究表明，中国农业转型发展进程中，县域粮食产量与农业劳动力数量变化的耦合关系在传统农区、西部欠发达牧区和农牧交错区、东南沿海农业快速转型区呈现出差异化的耦合格局。中国县域粮食产量与农业劳动力比重变化的耦合曲线呈现阶梯式波动变化，且二者耦合关系的离散趋势不断加强。　　(3)基于中国乡村人地关系转型特征，构建了人均耕地面积视角下的耕地利用转型理论模型，其中包括人均耕地面积随时间变化趋势和人均耕地面积随海拔高度变化的空间转型特征。基于耕地利用转型理论模型，揭示了人均耕地面积与人均粮食占有量变化的耦合关系模式。耕地利用转型过程中粮食生产转型耦合关系区域差异明显，传统农区逐渐由“集约型”向“现代型”转变，南方地区粮食生产“衰退型”转型趋势明显。　　(4)利用探索性数据分析方法，结合重心模型，分析了1990-2015年黄淮海地区县域粮食总产量、人均粮食占有量、粮食耕地生产率、粮食劳动生产率和农作物播种结构的时空演化过程。此外，以土地利用强度的定量测度为抓手，揭示了黄淮海地区土地利用隐性形态的结构变化，探讨了土地利用转型与粮食生产的耦合关系。研究表明:耕地利用强度-村庄建设用地利用强度-粮食产量耦合类型时空演化特征明显;土地利用转型推动粮食生产格局不断演化，二者耦合关系模式呈现出由“拮抗”到“协调”的转化过程。此外，以黄淮海地区人均建设用地面积和人均耕地面积变化为突破口，深入分析了二者耦合关系及其对粮食生产转型的影响。　　(5)定量评价了黄淮海地区粮食生产系统不同功能变化的时空格局及其不同功能内在关系的演化过程。1990-2015年黄淮海地区粮食生产系统总体功能不断增强，逐渐形成了“高功能都市型”、“过渡提升型”和“低功能生计型”三类粮食生产地域类型。1990-2015年黄淮海地区粮食生产系统四个功能的耦合度均较高，相互作用明显且关联程度较高。四个维度功能的耦合协调水平不断提升且不同时期区域差异显著。　　(6)基于空间弹性分析框架提出了粮食生产系统转型阶段类型的划分方案，运用“压力-状态-响应”分析工具划分了黄淮海地区差异化发展模式下的粮食生产转型阶段类型。分别以山东省禹城市与青州市和北京市房山区作为案例区，深入研究了传统农耕型、现代市场型和城郊休闲型粮食生产系统转型阶段类型特征及其形成机制。以禹城市杨桥村农业劳动力的转型为核心揭示了传统农耕型村庄实际城镇化率较低、粮食生产转型进度迟缓的现状。以青州市南小王村为例，深入分析了该村由传统农耕转变到现代农业综合开发的分阶段驱动机制。以房山区黄山店村为例，尝试分析了该村由传统农耕向城郊休闲转变的三个阶段特征及其核心驱动机制。　　(7)分析了传统农耕型地区主要因人地关系转型不协调所带来的粮食生产转型问题，现代市场型地区聚焦于土地管理制度和农户生产组织方式的转型问题，以及城郊休闲型地区资本下乡过程中如何协调“老板”和“老乡”关系为特征的转型问题。从空间弹性视角构建了粮食生产系统调控的概念框架，针对不同粮食生产系统转型阶段类型，提出了差异化的优化策略。