本书运用熵理论、分形理论、混沌理论三大理论，以揭示区域农业水土资源系统复杂性特征为出发点，以国家粮食生产核心区——黑龙江省三江平原为研究平台，系统分析了黑龙江省农垦建三江管理局农业水土资源复杂性。本书共分六章，介绍了系统复杂性以及水土资源优化配置研究进展；对熵理论、分形理论、混沌理论等系统复杂性测度基本理论进行了详细的介绍；应用熵理论、分形理论、混沌理论对区域关键农业水文要素（地下水位、降水）复杂性和土地资源系统要素（粮豆作物、农药施用量、化肥施用量）复杂性进行了测度分析，综合分析了农业水土资源复合系统复杂性特征；采用粒子群优化算法、协同进化遗传算法和多目标规划模型构建了区域农业水土资源优化配置模型，为当地水土资源可持续开发利用、粮食增产及农民增收提供了保障。本书结合大量的实证分析对各种先进复杂性测度算法进行了详细的介绍，对于推动复杂性科学的农业应用及解决区域农业水土资源问题具有较强的理论价值与实际意义，可供从事农业水土工程、水文学及水资源、环境科学与工程、地理学、系统科学、管理科学与工程及其他相关专业的教学、科研人员借鉴与参考。