耕地集约利用对于提高耕地粮食产量、保障国家粮食安全具有重要的现实意义。科学认识不同阶段耕地利用集约化的主要特点，有助于理解耕地集约利用的内在规律，进而有针对性地提高耕地集约利用水平。而目前我们对于耕地集约化状况的了解并不深入。本研究以水稻、玉米、小麦三种主要粮食作物为研究对象，选取劳动力投入、化肥投入、机械投入、排灌投入、种子投入等指标，分析1990-2010年中国水稻、小麦、玉米生产中投入要素的变化及空间差异。本文首先分析了1990-2010年中国水稻、小麦、玉米三种粮食作物耕地利用集约化时序变化特征，然后探讨了其空间差异，最后利用此阶段中国这三种粮食作物的投入产出数据建立各省份三种粮食作物的生产函数，并对耕地集约利用的产量效应进行了分析。主要结论如下:　　(1)20年间中国三种主要粮食作物生产中，机械和化肥投入呈长期上升趋势，机械投入上升幅度都在4倍以上，其中水稻升幅最大;而劳动投入则呈下降趋势，下降幅度高达57％-62％，也以水稻降幅最大;地膜、种子、灌溉投入在不同作物生产中表现各异。现阶段中国耕地利用集约化主要表现为资本的集约化而非劳动的集约化，而资本的集约化又表现为机械投入和化肥投入的增长。　　(2)各项投入在省际之间存在明显差异，最高与最低的省份之间化肥投入相差1倍以上，劳动投入相差5倍以上，而机械投入相差甚至可达到20倍。要素投入的上述变化有利于提高我国农业劳动生产率，但化肥投入不断上升，也隐含着不断增加的环境风险。　　(3)增加劳动投入具有显著的增产效应。现阶段各省三种粮食作物的劳动投入对于粮食单产的弹性系数均为正。粳稻、小麦、玉米的劳动力弹性系数分别为0.62、0.71、0.82。这说明在现阶段中国粮食生产中，增加劳动力有明显的增产效应。　　(4)增加机械投入有利于粮食单产提高。机械动力作为农业劳动力的有效替代形式对提高中国粮食单产水平提高做出重要贡献。现阶段各省三种粮食作物的机械投入对于粮食单产的弹性系数也均为正。粳稻、小麦、玉米的机械投入弹性系数分别为0.79、0.50、0.44，应该继续提高中国耕地的机械化水平以提高粮食单产。　　(5)现阶段继续增加化肥施用量，增产效果不明显。在今后的耕地利用中，应更加注重化肥使用效率的提高。化肥被一致认为对粮食生产有显著正向作用，但是生产函数模拟的结果显示，1990-2010年中国粮食生产用地的化肥施用量已经接近饱和，继续增加化肥施用量对于增加粮食单产的意义不大。在粮食生产中，应该注重提高化肥的使用效率。