耕地是人类赖以生存的基本要素,如何科学合理、集约有效利用耕地资源,提高我国粮食产量对社会经济稳定发展具有重要的现实意义。1978年改革开放之后,我国经济蓬勃发展,工业化、城镇化加速,人民生活水平稳步提高。但由于人类活动强度的加大,造成大量的耕地重金属污染严重、土壤盐碱化、富营养化等现象,使我国耕地资源“量质双降”。同时随着全球继续变暖,气候变化自然风险加大,极端天气事件增多,对粮食产量、品质、市场价格的负面影响非常显著,给我国粮食生产带来严峻挑战。本文以黑龙江省耕地资源土壤水分为研究对象,探究不同时期耕地资源土壤水分的时空特征,以及黑龙江省粮食生产变化,以此来积极应对未来不确定气候变化风险,提出具有针对性农业种植结构优化措施,保障粮食生产的可持续发展,为黑龙江省及农业部门制定相关政策提供科学依据。黑龙江省是我国的粮食主产区,黑土地面积辽阔,土质肥沃,一直以来都是我国重要的商品粮生产基地。本文以黑龙江省耕地(水田和水浇地)范围作为研究区域,利用Landsat、MODIS数据产品、遥感影像数据获取研究区不同时期的耕地信息,分析2002-2015年黑龙江省耕地信息变化情况及变化规律;然后用不同时期的耕地信息栅格图像边界掩没1km分辨率的土壤水分栅格图像,并分析2002-2015年耕地土壤水分的时空变化与规律;最后,通过查询黑龙江省粮食统计资料数据库,分析黑龙江省粮食产量变化特征,及土壤水分对粮食生产可能造成的潜在影响。根据粮食种植结构特点和土壤水分变化规律,提出应对粮食可持续发展生产的政策与建议。得到结论如下:(1)黑龙江省的耕地主要分布在两大平原:三江平原和松嫩平原,前者主要以水田为主,后者水浇地居多。2002年以来耕地资源总量稳中有升,耕地内部结构发生明显变化,但是水田和水浇地表现出不同的变化趋势,水田面积增幅很大,而水浇地面积略有减少。水浇地面积减少量低于水田面积增加量,有其他用途土地变更为水田,对部分区域水资源使用造成压力。(2)2002-2015年黑龙江省耕地土壤水分下降显著,从空间上看,松嫩平原耕地土壤水分低于三江平原,2010年以后,三江平原耕地土壤水分开始下降。黑龙江省耕地土壤水分在空间分布上具有“东多西少”总特征,耕地总体上具有“东湿西干”的特征。(3)从播种面积看,玉米是黑龙江省最主要的粮食作物,其次是水稻、大豆、小麦;从种植结构看,三江平原种植的主要是玉米和水稻,松嫩平原种植的主要玉米和大豆,省内其他地区种植大豆较多。小麦种植面积很少,对粮食生产影响小。从黑龙江全省看,2002-2015年除水稻以外,大豆、玉米、小麦三种粮食作物的单产都出现了上升趋势;从黑龙江省的地市看,主要粮食作物的单产水平存在地域差异。(4)玉米、水稻、大豆和小麦是黑龙江省主要粮食作物,但是小麦种植面积在下降,对全省粮食影响越来越弱,对全省粮食生产影响较大的是玉米、水稻和大豆。研究期间,玉米单产跟土壤水分呈现相同的变化趋势,土壤水分对玉米单产具有明显的影响;同样,也对水稻单产具有重要影响,2002-2015年,土壤水分呈下降明显,而同期水稻单产也下降。耕地土壤水分与大豆单产具有较强的相关性,东部的三江平原耕地土壤水分平均值大于西部的松嫩平原耕地土壤水分,相应的三江平原耕地大豆单产平均值高于松嫩平原。(5)根据本文对土壤水分、粮食播种面积和单产的研究,在保证国家粮食安全的基础上,建议地方政府结合黑龙江省各地的耕地资源、土壤水分、国家政策等因素,适当调整粮食种植结构;同时,建议地方政府在两大平原地区实施轮作制度,可以先选择一些地方试行。