تخصیص بهینه منابع آب در کشاورزی امری ضروری است که کشاورزان در عملیات زراعی مزرعه باید بدان توجه کنند. یکی از عوامل مهم که در تخصیص بهینه منابع آب در کشاورزی نقش بسزایی دارد و امروزه بیشتر مدیران از آن در تصمیم گیری ها استفاده می کنند، تعیین الگوی کشت در مزرعه است. در مطالعه حاضر برای تعیین الگوی بهینه کشت و تخصیص بهینه منابع آب در بخش مرکزی شهرستان مشهد (دهستان توس) از برنامه ریزی خطی فازی چند هدفه دو مرحله ای استفاده شد. آمار و اطلاعات مورد نیاز از طریق مصاحبه حضوری با کشاورزان منطقه ی مورد مطالعه و تکمیل 116 پرسشنامه با استفاده ازنمونه ‎گیری تصادفی ساده، در سال 1391-1392 جمع آوری شد. با به کار گیری تحلیل واریانس بهره برداران نمونه در سه گروه بهره برداران کمتر از 4 هکتار، 4 تا 13 هکتار و بیشتر از 13 هکتار تقسیم و مدل مورد نظر برای هر سه گروه بهره برداران ساخته شد. اهداف فازی مورد نظر در تحقیق حاضر شامل: حداکثر سازی بازده ناخالص و بهره برداری از کودهای آلی و حداقل سازی مصرف آب آبیاری و کود های شیمیایی بود. نتایج حاصل از حل مدل در بهره برداران گروه 1 نشان داد مقادیر بهینه در مدل برنامه ریزی فازی چند هدفه دو مرحله ای در هدف حداکثر سازی بازده ناخالص 19/6896 ده هزار ریال، بهره برداری از کود های آلی 38/827 کیلوگرم و در حداقل سازی مصرف آب آبیاری55/17843 مترمکعب است که این اهداف در مرحله دوم بهبود پیدا کرد. الگوی کشت در صورتی بهینه می شود که بیشترین سطح زیر کشت را به گندم و بعد از آن گوجه فرنگی، چغندر قند، یونجه و زعفران اختصاص داد و کشت جو و پیاز حذف شوند. نتایج حاصل از حل مدل در بهره برداران گروه 2 نشان داد که مقادیر بهینه مدل برنامه ریزی فازی چند هدفه دو مرحله ای در هدف حداکثر سازی بازده ناخالص 01/23942 ده هزار ریال، بهره برداری از کود های آلی 19/3876 کیلوگرم و میزان هدف حداقل سازی مصرف آب آبیاری62/53645 مترمکعب است که این اهداف در مرحله دوم بهبود پیدا کرد. الگوی کشت در این گروه در صورتی بهینه می شود که بیشترین سطح زیر کشت را به سیب زمینی و بعد از آن چغندر قند، جو، پیاز و گندم اختصاص داد و کشت گوجه فرنگی و ذرت را حذف کرد. نتایج حاصل از حل مدل در بهره برداران گروه 3 نشان داد مقادیر بهینه در مدل برنامه ریزی فازی چند هدفه دو مرحله ای در هدف حداکثر سازی بازده ناخالص 30/100701 ده هزار ریال، بهره برداری از کود های آلی 69/10196 کیلوگرم و میزان هدف در حداقل سازی مصرف آب آبیاری60/175157 مترمکعب است که این اهداف در مرحله دوم بهبود پیدا کردند. الگوی کشت در این گروه در صورتی بهینه می شود که بیشترین سطح زیر کشت را به سیب زمینی و بعد از آن جو و گندم اختصاص داد و کشت گوجه فرنگی، پیاز، چغندر قند و ذرت را حذف کرد. میزان هدف کود شیمیایی در هر سه گروه بهره‎بردار نسبت به مرحله اول تغییری نکرده است. نتایج نشان می دهد مدل برنامه ریزی خطی فازی چند هدفه دو مرحله ای در مقایسه با مدل خطی فازی چند هدفه نتایج بهتری در تعیین الگوی بهینه کشت و تخصیص آب آبیاری در منطقه مورد مطالعه دارد. هم چنین نتایج حاکی از آنست که با کاربرد مدل برنامه ریزی خطی فازی چند هدفه دو مرحله ای میزان مصرف آب آبیاری وکود شیمیایی نسبت به الگوی کشت فعلی کاهش و بازده ناخالص نسبت به الگوی کشت فعلی افزایش یافته است. محصولات سیب زمینی، گندم و جو محصولات پیشنهادی برای کشت در اکثر گروه ها هستند. بنابراین در سه گروه ‎ بهره بردار نمونه توصیه می شود که با ارائه سیاست های حمایتی و ایجاد ارتباط بین مراکز اجرایی دولتی مانند جهاد کشاورزی با مراکز تحقیقاتی، کشت محصولات پیشنهادی افزایش یابد تا ضمن افزایش سودآوری و کاهش مصرف کودهای شیمیایی، از برداشت بیش از حد سفره های آب زیرزمینی جلوگیری به عمل آید.