海河流域是我国水资源最为紧缺的地区之一。农业水资源的高效、可持续利用是缓解海河流域水资源供需矛盾、实现生态保护和经济社会高质量发展的重要途径。水足迹可以看做水资源占用的综合评价指标,目前被广泛用于水资源管理。基于水足迹理论的农业水资源可持续利用评价对于深入认识海河流域农业水资源状况及指导农业水资源管理具有重要意义。本研究基于历史气象资料对14种农作物的作物系数进行修正,在此基础上对海河流域1958—2017年主要作物水足迹进行核算、分析其历史演变过程,基于单位水足迹和单位水价值理论对作物耗水结构进行划分,为作物种植结构优化调整提供依据,基于水足迹、广义水资源量和水资源可利用量等指标改进水资源压力指数,并对海河流域农业水资源的可持续性进行评价。主要研究成果如下:(1)基于日尺度田间水量平衡法对海河流域1958—2017年14种农作物的蓝水、绿水及灰水足迹进行核算并分析其历史演变特征。海河流域蓝水足迹、绿水足迹和灰水足迹分别占流域农业水足迹的44%、40%和16%,灌溉用水为海河流域农业耗水的主要来源。粮食作物和经济作物分别占流域农业水足迹的75%和25%。冬小麦、夏玉米、水果和蔬菜为主要耗水作物。冬小麦、夏玉米、向日葵、甜菜、花生、蔬菜和水果的总水足迹呈上升趋势,其余作物的总水足迹呈下降趋势,说明海河流域主要农作物种植结构曾发生调整。夏玉米、向日葵、花生、蔬菜和水果的蓝水足迹呈上升趋势,需要更多的水进行灌溉。单位水足迹呈现显著的地区差异性:单位水足迹山西省最高,山东省最低,可能与山西省雨养农业占比最高有关。天津与北京地区生产单位农产品所需的蓝水最多。(2)基于单位水足迹与单位水价值理论对主要农作物的耗水类型进行划分。棉花和向日葵为高度耗水且为中度单位水价值的作物。甜菜、蔬菜和水果的单位水价值最高,且耗水程度较低,耗水结构最优。芝麻为高度耗水且为高度单位水价值的作物。为优化海河流域农业种植结构,合理利用农业水资源,可进一步控制棉花和向日葵的种植规模,在不造成水资源压力的前提下,适度扩大蔬菜和水果的种植规模。(3)对水资源压力指数进行改进,据此对海河流域1998—2017年的水资源压力及其历史演变特征进行评价。1998—2017年海河流域总水资源压力指数和蓝水资源压力指数皆呈现下降的趋势,年下降速率分别为0.005和0.027。河南省水资源压力指数呈上升趋势,主要由于河南省是农业大省,水资源压力较大。其余地区水资源压力呈下降趋势,农业水资源压力明显缓解,北京和天津地区最为明显。不同区域水资源压力显著差异,山西省与北京市的水资源压力指数较低,水资源相对丰盈,山东省的水资源压力指数较高,水资源较紧张,可对山东省的农业种植结构进行调控。(4)基于水足迹增长指数、可用水资源增长指数以及水资源可持续利用指标构成的评价体系对海河流域1998—2017年的农业水资源的可持续性进行评价。1998—2017年海河流域水资源的可持续性波动起伏,在可持续与不可持续两种状态之间波动。1998年、2000年、2003年、2007年、2008年、2010年、2012年、2015年和2016年的海河流域水资源呈现可持续状态;其余年份海河流域水资源呈现不可持续的状态;其中,2001—2002年、2004—2006年、2013—2014年皆为连续水资源不可持续的状态,水资源可持续性不太乐观,海河流域水资源的节约任重道远。