云南省地处我国西南边陲,是少数民族重要的聚局地,云南省的水资源丰富,居全国第三位,但是由于时空分布等原因,全省面临着严重的水资源挑战,外加目前严重旱情的影响,全省的水安全及粮食安全问题成为了关注的焦点,并且已经威胁到了全省社会经济、生态环境的可持续发展,而这些还会进一步影响到国家的安全与发展。上世纪90年代以来提出的“虚拟水概念”,是在解决水资源短缺和水安全问题过程中出现的新概念,自从这一概念提出以来,在与水关的国际会议上一直是讨论的热门话题。在世界范围内,解决水资源短缺问题总是依靠工程及技术手段,而“虚拟水”的提出,使人们开始关注用经济学的方法解决水短缺、水过量等涉及水安全的问题。“民以食为天,食以粮为源”,粮食是人们赖以生存的基础,而农业是三大产业中耗水最大的产业,农业的发展对水资源的依赖程度极高,因此,水资源作为农业的一个重要的约束因素,很大程度上影响了一个地区农业产业结构的调整与优化。本文引入虚拟水的概念,系统的归纳和总结了虚拟水的相关理论和方法,并选择云南省作为研究区域,在全面概况了云南省水资源现状的基础上,利用联合国粮农组织(FAO)推荐的CROPWAT软件,计算并分析了云南省的农产品虚拟水含量,并计算了2007年云南省城乡居民虚拟水消费量及虚拟水贸易量,最后在提高水资源利用效率的前提下,用线性规划模型对云南省种植业结构进行优化调整,并提出相关建议,说明虚拟水是解决区域水资源短缺的有效途径。