农业一直是中国用水大户,占全国用水总量的61.6%。小麦、玉米、水稻和大豆占全国粮食作物生产耗水的90%以上。中国各区域间自然资源禀赋异质性强、经济-社会发展仍不均衡,导致粮食生产水资源利用效率及其结构空间差异显著。以往针对粮食生产耗水应对未来变化环境相关研究忽略了区域间经济社会发展水平的差距,相关成果和建议难以具体落实到市级以下尺度农业水资源管理。面对日益激烈的部门间用水竞争和气候变化下水短缺危机的不确定性,定量化解析市级以下尺度粮食生产耗水区域分异特征及其对变化环境的响应是落实最严格水资源管理制度,最大限度提升农业用水效率的关键性基础。本研究选取小麦、玉米、水稻和大豆四种主要粮食作物为研究对象,以中国大陆357个地级市为空间单元,基于粮食作物生产水足迹核算构建了粮食生产耗水热点区域动态识别指标体系与方法;明晰了2004-2018年粮食生产耗水热点区域各主体功能时空演变特征;分析了粮食生产耗水热点区域分异对未来气候-经济-社会变化情景的响应特征;解析了典型热点地区粮食生产耗水和虚拟水流动格局演变。主要结果如下:（1）构建了粮食生产耗水热点区域动态识别指标体系和方法。通过选取农业生产、自然资源、经济水平和社会发展四个层面典型代表性要素,构建了基于粮食作物生产水足迹核算的粮食生产耗水热点区域识别指标体系;结合历史长期形成的人地关系和地域系统稳定性,以轮廓系数法确定热点区域种类数量;通过基准年分类中心计算,应用K-means聚类分析方法,形成了粮食生产耗水热点区域动态识别方法。（2）厘清了2004-2018年中国粮食生产耗水区域分异特点及热点区域功能时空演变特征。基于建立的热点区域动态识别指标体系和方法,综合考虑农业生产、自然资源、经济水平和社会发展四个层面各指标的历史演化过程与分异特征,以市级尺度为研究单元,对粮食生产耗水热点区域进行动态识别,确定了8种粮食生产耗水热点区域类型。结果显示,2004-2018年间,全国1/3的地级市属于粮食生产极高与高耗水型区域类型,其粮食生产耗水占全国的2/3,主要分布在东北及黄淮海平原地区,且呈逐年增加趋势。（3）阐明了未来变化环境下中国粮食生产耗水区域分异及响应特征。基于共享社会经济路径（SSPs）-代表性浓度路径（RCPs）情景框架,解析了农业生产、自然资源、经济水平和社会发展四个层面各指标在未来的时空演变,以及中国粮食生产耗水区域分异的响应特征。结果表明,未来中国粮食生产耗水可能将继续增加,且在SSP5-RCP8.5情景下增幅最大,大多数地级市热点区域类型在空间上依然保持稳定;近1/5的地级市功能仍会发生转变,其中近一半的地级市在SSP2-RCP4.5和SSP5-RCP8.5情景下会由低耗水型区域转变为高耗水型或极高耗水型区域（2080s）。（4）解析了典型热点地区粮食生产耗水和多尺度虚拟水流动格局演变。以典型粮食生产高耗水型地区山东省为例,进一步分析变化环境下国际-省际-市际粮食生产耗水和虚拟水流动格局。结果显示,2004-2018年山东省粮食生产水足迹为404.4亿m3/a;在2018年为粮食虚拟水净进口地区,国际、省际、市际间粮食虚拟水流动量分别为137.7亿m3/a、311.0亿m3/a、7.6亿m3/a,其中出口至国外和省外的粮食虚拟水分别占到全省粮食生产耗水的1.6%、53.2%。未来气候-经济-社会变化下,不同情景模式粮食生产耗水变化趋势各异,SSP1-RCP2.6下到2050s粮食生产耗水减小3.0%,SSP2-RCP4.5与SSP5-RCP8.5情景下分别增加1.4%和3.5%;粮食虚拟水输出量呈增加趋势;市际间粮食虚拟水流动呈减小趋势,SSP1-RCP2.6情景下仅有0.6亿m3/a。相较于粮食作物生产水足迹调控,通过调整消费侧膳食结构可有效提升区域农业节水潜力。综上,本文构建了粮食生产耗水热点区域动态识别指标体系与方法,在中国大陆市级尺度进行应用,明晰了过去和未来变化环境下粮食生产耗水热点区域各主体功能时空演变和响应特征,进一步解析了典型热点地区粮食生产耗水和虚拟水流动格局演变,并初步提出相应调控策略。研究结果以期为落实农业节水增效和应对全球变化提供科学依据和方法参考。