粮食安全问题是关系国民经济发展、社会稳定和国家自立的重大战略问题,农业环境问题则是中国农业是否能够实现可持续发展的关键。未来十年,中国高集约化的农业土地利用方式既面临着不断增产增收的发展需求,又面临着生态环境逐步恶化的现实挑战。在当前国情下,解决这个问题需要把保障粮食安全作为基本出发点,在此基础上建立投入减量化的、良性循环的、低环境风险的可持续土地利用模式。本研究从土地利用系统分析的角度出发,构建了适合中国国情的粮食安全风险评估方法及农业土地利用环境风险评估方法。然后基于风险识别——风险分析——风险评价——风险防范这一基本思路以及全国——区域——县域这一整体框架,将高集约化农业土地利用过程中产生的粮食安全问题和环境风险问题系统化、层次化及清晰化。研究成果如下：1.中国农业土地利用系统分析及效应评估对中国农业土地利用系统进行了全面分析,分别从粮食安全风险及环境风险的角度来评估农业土地利用的正效应及负效应。结果表明：即使在人均粮食占有量达到小康标准的前提下,只要自然灾害的因灾减产量不超过1986年-2011年的平均水平,中国2020年的粮食自给率能达到95%左右。按照当前的粮食生产态势以及粮食储备水平,只要不持续发生严重的自然灾害,中国未来几年的粮食安全可以得到保证。另一方面,中国各省的农业土地利用过程中均存在环境风险且风险的空间分布呈现出明显的阶梯性：东北三省和西部所有省市的环境风险均处于低风险或小风险状态；中部地区和东部沿海地区绝大多数省市的环境风险均处于中风险状态。2.粮食主产区农业土地利用的综合效应评估选取湖南省洞庭湖区为案例区,优化了国家层面的粮食安全风险及农业土地利用环境风险的风险评估方法,建立了区域农业土地利用综合效应评估框架来研究以粮食生产为核心目标的高集约化农业土地利用的综合效应问题。结果表明：只要不发生非常严重的自然灾害,洞庭湖区大多数县市2015年和2020的粮食生产水平完全可以满足全国粮食安全对其粮食产量的需求；与此同时,该区域2020年农业土地利用的环境风险与2015年相比将呈现出升高的趋势。整体来看,洞庭湖区2015年-2020年间农业土地利用的综合效应将呈现出下降的态势,说明该区域当前的农业土地利用模式不可持续。3.基于粮食安全和环境风险控制的农业土地利用模式选择以桃江县的农业土地利用现状为背景,以当地农户的生产投入行为和种植决策行为为基础,以自然资源禀赋和农业生产条件为支撑,通过模拟不同土地利用情景下的粮食安全风险和环境风险态势来探索保障粮食安全同时控制环境风险的最优农业土地利用模式。结果表明：即便不考虑农业技术水平的进步,桃江县2020年平衡优化农业土地利用情景下的粮食产量相对于无干预情景可增加12%,同时化肥投入能减少13%；该情景下桃江县的农业土地利用模式将从无法满足可持续发展的要求变为基本可以满足可持续发展的要求。如何促使耕地流转比例达到80%以上并让这些耕地转入具有先进农作技术的大农户,同时控制特大农户的规模是桃江县实现平衡优化情景的关键。此外,积极推进农业基础设施建设将是抵御自然灾害,提升农户粮食种植意愿,从而提高桃江县粮食总产量的一个较为有效的方法。