华北平原水资源匮乏,地下水超采严重,水资源短缺将严重影响粮食生产,因此有必要分析水资源与粮食生产的空间格局及空间失配情况,在水资源格局下,调整农业用水及种植结构,提高流域水资源与粮食生产间的协调度。本文以子牙河流域为研究区域,分析粮食产量与降雨空间格局的匹配关系,在水资源格局下,优化石津灌区农业种植结构,并对子牙河流域农业用水与粮食生产的协调耦合进行评价。本文的主要研究工作和成果如下:（1）采用ESDA方法对子牙河流域2007年～2017年县域粮食年产量与粮食年产量增量的空间格局进行全局与局部空间自相关分析,结果表明子牙河流域粮食年产量空间格局较为稳定。运用空间失配指数对2015年子牙河流域粮食年产量与年均降雨量的空间失配关系进行分析,结果表明石津灌区粮食年产量与年均降雨量空间失配较为严重,因此有必要基于节水的目的,规划石津灌区地表水资源的开发利用及地下水的压采,优化石津灌区农作物种植结构,提出与水资源格局相适应的粮食生产策略。（2）分析石津灌区的水资源及种植结构现状,结果表明现状种植结构属于高耗水,为了满足农业用水,每年需从岗南黄壁庄水库引水灌溉,同时还需开采地下水,导致石津灌区地下水超采严重。为减少农作物耗水量,石津灌区试行的“一季休耕一季雨养”模式无法保证农作物的水分生产效益。为了在水资源格局限制下,达到节约水资源并保证粮食安全的目的,需要在保证农作物单位面积产量不变的前提下,优化石津灌区农作物种植结构。使用Matlab编制了遗传算法种植结构调整模型。设置了两个地下水规划方案:方案1不开采地下水;方案2按照相关规划方案降低地下水开采规模。设置了总耗水量、水分生产效益、经济效益三个目标函数以及一系列约束条件,通过构建的石津灌区Aqua Crop模型求得种植结构调整模型所需数据,最后计算了两个地下水规划方案下的种植结构。（3）建立子牙河流域农业用水与粮食生产综合评价指标体系,使用Matlab编制熵权法综合评价程序,对子牙河流域现状及两个种植结构调整方案的农业用水系统与粮食生产系统进行综合评价,并计算两个系统间的协调耦合度。结果表明石津灌区两种种植结构调整方案均能有效地提高子牙河流域农业用水与粮食生产协调度,但协调等级仍较低,存在提升空间。