中央一号文件强调“水是生命之源、生产之要、生态之基”。没有水,就没有生命。土地资源是与水资源同样重要,离开土地资源人类生存及生产就无法进行,它们都是支撑人类生存与发展的重要自然资源。从古至今的大多数战争都是围绕土地展开的。水土资源已不是“取之不尽,用之不竭”的自然资源。有关水土的问题从古至今都是关系到社会稳定与发展的重大问题,处理好水土资源平衡协调的开发利用和社会经济发展以及生态保护之间的关系是坚持可持续发展道路的重要内容。本文首先以水资源承载力、虚拟水土资源等有关理论及方法,以干旱半干旱的西北地区为例,进行农业水资源优化配置研究;分析了我国粮食生产与粮食安全现状,建立了基于虚拟水土资源平衡的区域农作物贸易规则模型。在系统研究相关水资源承载力的模型的思路、方法以及有关问题的基础上,建立了基于因子分析定权的水资源承载力模型。通过对比分析表明本模型具有以下优点:因子分析能够在损失少量信息的情况下,综合各指标之间的信息,抓住问题的主要矛盾进行评价分析,丰富了和改进了水资源承载力评价方法。为今后的水土资源承载力的计算与模拟提供了新的思路。根据虚拟水、虚拟土理论并将两者有机结合,应用于水土资源承载力与水土资源优化配置的研究之中,提出了水土资源平衡开发利用的基本思想,指出在现阶段我国农业生产现状下,虚拟水、虚拟土贸易是水土资源管理的重要手段应得到足够的重视。针对西北地区土地资源相对充足,水资源不足的状况建立基于水资源安全与虚拟水贸易的农业水资源优化模型。通过计算可知:考虑区域以外的虚拟水贸易,优化区域内与农业水资源密切相关的主要作物种植结构,缓解水资源的供需矛盾,能够提高水资源的有效利用率,确保北方干旱半干旱地区农业水资源的可持续开发及农业生产的可持续发展。结合我国目前粮食生产与粮食安全现状,建立基于虚拟水土平衡开发利用的区域农作物贸易原则及模型。并指出大力优化产业布局结构;积极创新水土资源管理体制,有效运用和加强虚拟水土战略管理,最终实现国家尺度上的经济增长、粮食安全、生态安全和水土地资源安全的协调发展。