本書以黑龍江省半干旱區的齊齊哈爾市為例，以水土資源的可持續利用為目標，以系統工程理論為研究方法，在分析該區水土資源開發利用現狀的基礎上，對該區的水土資源動態變化規律、多時間尺度特性、水資源供需平衡和糧食增產潛力進行了分析，并對水土資源承載力進行了評價；在田間試驗和數據分析的基礎上，選擇和設計了適合研究區域的旱田節水灌溉技術模式和精準灌溉方案，并提出了非充分灌溉條件下水稻水分生產函數和灌溉制度；將復雜適應系統理論引入到水土資源系統分析中，通過對種植結構調整的水資源優化配置模型的構建和求解，提出水資源系統效益協調度較高的區域種植結構調整方案。
本書針對研究區域水土資源開發利用中存在的諸多問題，從作物、土壤、種植結構、節水灌溉技術、資源供需平衡、糧食安全等多個角度對水土資源進行了系統的分析，并提出符合區域特點的水土資源可持續利用的措施和技術手段，為區域的糧食生產和資源的可持續利用提供理論指導和技術支持。
本書可供從事農業水土工程、水文水資源、環境工程、系統工程、管理科學及其他相關專業的教學、科研及管理人員學習、參考。