华北地区以冬小麦-夏玉米轮作种植模式为主，实现轮作农田全周期作物灌溉制度优化对区域农业具有十分重要的意义。本文是关于轮作农田多作物全周期灌溉制度优化建模方法与应用的研究。论文分析了北京降水和参考作物腾发量序列的变化趋势与两者的相关性，构建了两者的联合概率分布模型，用以确定不同水平年。应用北京永乐店灌溉试验数据，以农田水量平衡模型对土壤含水量动态变化及作物田间蒸腾过程进行模拟，利用作物水分生产函数对作物产量进行估算，分别建立了单一作物灌溉制度优化模型、冬小麦-夏玉米轮作农田灌溉制度多目标优化模型。两种模型以灌溉日期和每次灌水量作为决策变量，分别采用遗传算法（GA）和改进非支配排序遗传算法（NSGAⅡ）进行求解。灌溉制度优化结果与土壤水量平衡分析显示：冬小麦的灌水关键期在拔节~抽穗期，夏玉米的灌水关键期在拔节~抽雄期；作物的产量随着灌水的增加呈对数递增，灌水的边际效益随着灌水的增加呈对数递减；作物的实际腾发量随着灌水的增加而增加，作物对土壤水的利用量则随灌水的增加而减小。本文依据目标与约束的不同，将多目标优化模型分为两类求解问题：第一类以两种作物产量分别最大化为目标；第二类以作物总产值最大、灌水量最小为目标。第一类多目标模型应用动态罚函数对灌溉定额进行约束，采用理想点法进行决策。优化结果表明：不同灌溉定额下，两者得到的作物总产值、总产量相当，灌水日期分布时段相近；在水量不足时，第二类模型因价格差异因素导致作物间配水不均匀，无法兼顾两种作物的利益。相比之下，推荐第一类求解模型。冬小麦-夏玉米轮作农田灌溉多目标优化模型考虑了作物种植时序的先后性，兼顾两种作物间的配水，实现了冬小麦-夏玉米轮作农田全周期灌溉制度的优化，确定了不同灌溉定额下的灌溉日期与水量，对农田灌溉实践具有较强的指导意义。