农业用水约占我国用水总量的62%,且随着气候、土地利用和社会经济变化,我国农业用水结构正发生巨大改变。如何科学分析变化环境下的农业用水规律,精确预测农业需用水量,对深入揭示变化环境下的农业用水机制,制定科学合理的水量分配与灌溉方案,保证农业灌溉和高质量粮食生产,促进农业节水,提高用水效率具有重要意义。本文以江汉平原为背景,通过实地试验监测、数学建模、情景分析、统计分析等相结合的方式,对不同尺度农业需水量及其影响因素、农业需水一致性及其预测方法等进行了系统研究。主要内容和结论如下:（1）降雨直接影响作物灌溉用水,进一步影响区域农业用水变化,弄清区域降雨灌溉关系是揭示农业需水规律的前提。选取谭店示范区、杨树垱水库灌区、漳河水库灌区以及引江补汉工程湖北省受水区,分别作为小型灌区尺度、中型灌区尺度、大型灌区尺度以及更大区域尺度的典型区域,分析研究各区域降雨量与灌溉水量之间的相关关系。结果表明,各研究区年降雨量与年灌溉水量之间呈现显著负相关关系,年降雨频率与年灌溉水量之间存在显著正相关关系。在相同区域面积条件下,降雨频率越大,即降雨量越小,则区域单位面积上的灌溉水量越大。在相同降雨频率条件下,区域面积越大,则单位面积上的年灌溉水量越小。（2）基于水文变异诊断系统对区域作物需水量和降雨量的一致性进行了检验,结果表明,受水区作物需水量序列同时存在显著的跳跃变异和趋势变异,而年降雨量序列无显著趋势变异,但存在显著性跳跃点。采用蒙特卡洛-彭曼法,预测得到了各降雨年型下的受水区农业需水量,分别是特丰水年为51.48～72.00亿m~3,偏丰水年为56.34～82.02亿m~3,平水年为60.56～90.57亿m~3,偏枯水年为67.97～101.06亿m~3,特枯水年为76.07～106.57亿m~3。（3）提出了2030年引江补汉工程湖北省受水区农业需水量的变化规律,即在丰水年及平水年份未来农业需水量相比现状减小的概率较大,而在枯水年份农业需水量增加的几率更大。考虑不同农业结构变化条件,对不同情景下区域农业需水量及水分生产率进行预测分析,依据计算结果,提出在追求经济效益目标下可以适当增大受水区有机稻、虾稻以及设施农业的种植面积。