制约我国粮食供给能力提升的主要因素包括：耕地、劳动力、化肥、水资源、生产经营方式等。
⒈耕地制约
耕地作为农业生产中重要的生产要素，对提升我国粮食供给能力的制约集中体现在四个方面。第一，人均耕地少。目前，我国人均耕地面积为1.39亩，不足世界平均水平的40％，仅相当于美国的1/8，印度的1/2。第二，工业化和城镇化进程中耕地进一步减少。我国耕地面积已从1995年的19.51亿亩减少到2008年的18.26亿亩，净减少了1.25亿亩。守住18亿亩耕地红线的压力不断加大。第三，“占补平衡”难以保证耕地质量。大多被占用的土地相对肥沃、设施相对齐全，而新补充土地的生产力较低。“占补平衡”可以保住耕地面积总量，但容易造成耕地质量的下降。第四，弃耕抛荒现象不容忽视。
⒉农业劳动力结构和素质的制约
农业劳动力对粮食供给持续增加的制约，主要不在于数量的减少，而在于结构的不合理和素质的下降。我国第一产业就业人员在1991年达到峰值3.91亿人，此后出现下降趋势，2009年为2.97亿人。据统计，2009年外出农民工数量为1.45亿人，真正从事第一产业的劳动力已经下降到1.5亿人左右。
从劳动力结构来看，当前农业劳动力的老龄化严重，劳动力质量处于不断下降趋势。农村劳动力中51岁以上劳动力比重达到了33%。按照现有劳动力总量和年龄的推移，到2020年前后50岁以上劳动力比重将达到50%左右。同时，农业劳动力素质不容乐观，学历层次低，农村实用人才短缺。通过外出打工人员与在家务农人员的分组调查，明显地反映出“学历层次越高越倾向出外打工，学历层次越低越倾向在家务农”和“年纪轻者出外打工，年龄增大在家务农”的特征。农业劳动力结构的不合理和素质的降低，直接会导致农业生产水平低下，还会增加农业新技术、新机械、新方法的推广难度，制约农业现代化进程的推进。
⒊化肥施用量的制约
我国化肥施用量总体已经饱和，难以继续依靠增加化肥的施用量来提高粮食产量。改革初期，全国的化肥施用量不足1000万吨，2009年增加到5400万吨，单位面积施肥量从每公顷58.9公斤增加到340.4公斤。从世界平均水平来看，单位土地的施肥量每增加1公斤可使单产增加34公斤，而在我国仅增加20公斤，远落后于世界平均水平。
需要引起注意的是，单位土地面积所使用的化肥量客观上存在着上限，一般认为在225公斤左右。过量使用不仅造成资源浪费，而且会引起土地板结、病虫害增加，造成地下水的硝酸盐含量超标、农药残留物超标等一系列问题。当前，我国平均化肥施用量已超出了公认的上限，一些大棚和土地因过量施肥出现“死棚”、“绝地”现象。
⒋水资源的制约
水资源供需矛盾突出仍然是我国农业可持续发展的主要瓶颈，对粮食生产的制约主要体现在四个方面。
我国是世界上的贫水国之一，2007年人均水资源占有量只有2100立方米，仅相当于世界平均水平的1/3。每公顷平均水资源占有量2.7万立方米，仅相当于世界平均水平的2/3。
随着工业化、城镇化深入发展，工业用水和生活用水将急剧增加，从而挤占农业用水。2007年世界平均农业用水占淡水抽取量的70%，工业和生活用水占30%，而高收入国家分别占43%和57%。近年来，我国农业用水在全国总用水量中的比重呈下降趋势，已从80%以上降至70%以下。在工业化和城镇化进程中，供水总量的增加将十分有限，2020年我国年用水总量将控制在6700亿立方米以内，农业用水在社会总用水量中的比重还会下降。这是由于生产特点决定了工业用水的边际产出显著高于农业，水资源更倾向于向回报率高的工业部门配置，进而挤占农业用水。
农田水利建设滞后仍然是影响农业稳定发展和国家粮食安全的最大硬伤，水利设施薄弱仍然是国家基础设施的明显短板。同时，农业灌溉用水普遍存在浪费现象。由于农业灌溉方式落后，输水渠道大部分是土渠，加之工程老化失修和配套不全，全国农业灌溉水的有效利用率只有40%，仅为发达国家的一半左右。每立方米水的粮食生产能力只有0.87公斤左右，远低于2公斤以上的世界平均水平。
农业主要“靠天吃饭”的局面尚未扭转。近年来，水资源短缺已从北方蔓延到南方，西南地区特大干旱、冬麦区冬春连旱等，都对粮食产量造成严重冲击。
⒌生产经营方式的制约
在关于农业发展的国内外研究中，一直存在着“大农”与“小农”孰优孰劣的争论。我国农业以一家一户为主的小规模经营方式，客观上形成了耕地细碎化的局面。这种经营方式需要辅之以完善的社会化服务体系，然而我国农业社会化服务体系不健全，农业生产经营组织化程度低，因此制约了农业生产率的提高。
