20世纪90年代以来，随着中国社会经济的快速发展，土地利用时空格局发生了剧烈的变化，对社会经济和生态环境造成了一系列影响。为了国家可持续发展目标的实现，有必要针对国土空间布局做出科学的规划。为此，一些学者开展并完成了国家主体功能区规划方案的制定，并于2010年底颁布实施。本研究在总结和评述国内外土地利用/覆被变化研究的基础上，选择国家级主体功能区作为研究区域，以1990-2000年、2000-2010年、2010-2020年为研究时段，重点探讨生态空间在优化开发区、重点开发区、农产品主产区和重点生态功能区内的空间变化特征，并结合土地利用年变化率、动态度等指标，进一步分析不同区域内生态空间变化的速率与剧烈程度。在此基础上，结合我国东部沿海、东北、中部、西部四大分区探究生态空间变化特征的区域间差异。研究表明：2020年国家级主体功能区内的生态空间占国土面积的51.77%。优化开发区、重点开发区、农产品主产区和重点生态功能区内生态空间面积分别占该类主体功能区国土面积中的25.52%、62.02%、58.52%和90.50%。近30年，仅优化开发区在1990-2000年生态空间略有扩张，另外三类功能区在各时间段内均表现为不同程度的生态空间萎缩，其中重点生态功能区减少量最为显著，优化开发区的生态空间年变化率最大。生态空间动态度在各功能区中均较小，表明生态空间缩减的程度并不剧烈。从整体上看，各主体功能区中的生态空间整体上呈现出萎缩的状态，主体功能区规划颁布后，重点生态功能区的萎缩程度甚至进一步加大。在区域尺度上，自主体功能区颁布以来，优化开发区中，珠三角地区和山东半岛地区的生态空间占用现象有所缓解，然而京津冀地区、长三角地区和辽中南地区的生态空间不增反减，尤其以长三角和珠三角地区最为明显；重点开发区中，生态空间在萎缩的程度和速度上较前10年均有所提升，体现出了2010年以后重点开发区内城市空间的快速扩张对生态空间造成了较为明显的挤占效应；农产品主产区中，仅东北地区的生态空间格局持续向好；重点生态功能区中，四大分区的生态空间萎缩状况并未得到明显缓解，在中西部地区甚至出现了加速萎缩现象，应加强生态用地保护，加大生态用地占用监管力度，以确保生态空间的可持续发展。本研究可作为国土空间规划科学性、合理性、规范性的重要参考，对于生态环境保护及国家和区域可持续发展具有重要的战略意义。