玛纳斯县地处新疆腹地，农业用水供需矛盾日益突出，新疆维吾尔自治区实行最严格水资源管理制度以来，如何利用有限的水资源提高农业产值是促进当地农业可持续发展急需解决的问题。玛纳斯县单项节水技术已经非常先进，灌溉水平疆内领先，单靠灌溉技术的革新来发展节水农业的空间有限，急需从种植结构的角度出发探索今后农业的发展方向，缓解农业用水供需矛盾。本文针对玛纳斯县种植结构不合理等问题，在对农业用水种植结构分析的基础上，建立种植结构优化模型及其优化效果评价体系，对玛纳斯县种植结构进行优化，提出种植结构优化方案，并对优化结果进行评价，探索解决干旱内陆地区农业水资源高效利用方法，为区域种植结构的调整及优化提供理论依据和决策参考。主要结论如下：
　　（1）以农业产值最大化和农业灌溉用水量最小化为目标，建立玛纳斯县种植结构双目标优化模型，采用遗传算法进行求解，使用MATLAB自带的gamultiobj函数算法，该算法是一种多目标遗传优化算法，进行计算时种群规模为200，最大进化代数为1100，交叉概率为0.80，变异概率为0.01，多目标参数为0.35。
　　（2）通过种植结构调整，玛纳斯县2015年、2020水平年及2030水平年种植业总产值可分别提高4.27%、32.29%和41.67%；不同水平年可分别减少灌溉用水量15.62×104m3、1861.35×104m3和3635.78×104m3；不同水平年单方水产值为4.47元/m3、5.95元/m3和6.69元/m3，较优化前的4.28元/m3分别增加了4.44%、39.02%和56.31%，在兼顾经济、社会和节水效益的基础上缓解了农业用水供需矛盾。与2015年作物优化前的种植比例相比，高耗水作物小麦和棉花种植比例分别减少0.48%和0.31%，低耗水作物玉米种植比例增加0.57%，传统经济作物果用瓜和蔬菜种植比例分别减少0.04%和0.01%，特色作物葡萄和番茄种植比例分别增加0.61%和0.15%。
　　（3）建立了玛纳斯县种植结构优化效果评价指标体系，采用改进后的层次分析法进行评价。四个种植结构优化方案最终效果为Z=（-0.4491，-0.3728，0.3915，0.4305），Z值越大优化效果越好，则评价结果表明，玛纳斯县不同水平年种植结构优化效果依次为：2030水平年>2020水平年>2015年优化后>2015年优化前。由此可以判断，种植结构优化方案使种植业获得了经济和社会效益，并大大提高了水资源利用效率。因此，该种植结构优化方案具有合理性和可行性。