西部典型牧区是中国主要草原畜牧业基地,同时起到着生态屏障和保证国家粮食安全的重要功能。但由于天气暖干化,区域草地资源急剧下降,而且区域内超载放牧,不合理的草原开垦导致原本脆弱的草原生态出现一系列的问题,严重影响了牧区经济社会发展。草地资源紧缺,人工草地作为高效、稳定的灌溉草地,一直都被视为解决牧区畜牧业发展与天然草原生态保护之间矛盾的重要措施。但发展人工草地,势必增加牧区的农业用水,挤压区域内其他行业用水,加剧牧区各行业供水矛盾。因此,如何协调人工草地与其他农业方面用水之间的矛盾,平衡水草畜供需关系是重要目标。通过构建多目标优化模型,确定模型精确参数,对西部典型牧区的草地种植结构进行优化,以达到提高草地生产力与经济效益综合最优的决策,为西部牧区未来集约化草业种植结构的发展规划提供一定的指导。论文主要结论如下:（1）采用世界粮农组织（FAO）推荐的Penman-Monteith模型法,计算不同类型天然草地不同降雨情形的生态需水量和生态缺水量,其中采用概化的作物系数曲线法确定各天然草地类型的作物系数,利用遥感反演的土壤含水量确定土壤限制系数。干旱风沙牧区、高寒荒漠典型牧区域内天然草地总体均处于缺水状态。干旱风沙典型牧区、高寒荒漠典型牧区生态需水定额分别分布在109.8-186.9mm、94.3-223.6mm之间。对于缺水程度过大的天然草地类型建议在其区域内采用飞播适宜草种,以调节整体水分供需平衡。土壤含水率越接近田间持水量,对草地植被生长制约越小,植被生态需水量越大。两大典型区域内都存在“越旱越缺,越缺越旱”情况,亟需加快干旱预警机制的建设。（2）采用世界粮农组织（FAO）推荐的作物系数法,基于水分胁迫补偿效应,引入土壤水分修正系数,计算了西部典型牧区两大典型区域共计7种人工饲草料的作物需水定额,分析其需水强度,最终得到区域各人工饲草料的灌溉需水定额。干旱风沙牧区紫花苜蓿、青储玉米、燕麦、沙打旺多年平均灌溉需水定额分别为608.74mm、335.37mm、660.72和572.50mm;高寒荒漠牧区紫花苜蓿、垂穗披碱草、老芒麦、青海冷地早熟禾、燕麦和青贮玉米的多年平均灌溉需水定额分别为432.65mm、174.73mm、297.55mm、516.95mm、273.1mm和315.17mm。7种人工草地作物需水定额年际间均呈现下降趋势,存在“越旱越需”现象。逐月作物需水紫花苜蓿和燕麦（干旱风沙牧区）均有两次上升期,除此以外,其余人工饲草地逐月作物需水均呈现为“抛物线”。（3）基于得到的草地需水参数及收集的资料构建种植结构多目标优化模型,采用非支配排序遗传算法,得到解集,构造排序矩阵,最终得到干旱风沙牧区、高寒荒漠牧区典型代表区三种规划来水情况的优化种植结构相对最优解。在未来规划条件下,干旱风沙典型牧区宜以紫花苜蓿和青贮玉米为主,其他人工草地为辅,紫花苜蓿种植比例宜在总种植面积的30%～35%,青贮玉米种植比例宜在40%～45%,两者比例不宜超过80%,一年生和多年生牧草种植比例均宜在45%左右。高寒荒漠典型牧区宜大面积种植燕麦,燕麦种植面积宜在60%以上,尤其在来水较少的枯水年宜在90%左右,其余多年生牧草枯水年种植面积不宜超过5%,其他年份宜在25%左右。