由于气候—水文过程的分异，地球上各地区的蒸发与降水不平衡。简单地讲，当蒸发超过降水，形成“缺水的干旱地区”，反之形成“富水的湿润地区”。水循环过程是复杂的。通常将年降水量在200mm以下的地区称为干旱区，年降水量在200—500mm之间的地区称为半干旱区。一般研究的干旱区(arid area)是二者的总称。中国科学院自然区划工作委员会以干燥度定义干旱区，干燥度是由经验公式得到的。1977年联合国粮农组织等机构提出的荒漠化图以干旱指数P/Etp来确定干旱区。这里P为降水，Etp为由彭曼方法计算得到的蒸腾。它综合反映了气温、风和太阳辐射。P/Etp<0.03的地区为极端干旱区，0.03≤P/Etp<0.20为干旱区，0.20≤P/Etp<0.50为半干旱区。

 地貌特征

干旱区在地貌特征方面常以风沙地貌或荒漠地貌为主，形成沙漠、戈壁和雅丹地形。赵松乔(1985)把中国沙漠、戈壁为主体的荒漠地区归纳成两种模式，一是内陆盆地式，从盆地中心开始，依次为流动沙地→固定半固定沙地，土质平地及绿洲→堆积戈壁→剥蚀-侵蚀戈壁→侵蚀-剥蚀山地。其空间结构以盆地中心作同心状分布。二为蒙古高原式，空间结构从高原本部向外缘山地及外沿地区作放射状排列，可分两个亚型，在干旱区为广阔剥蚀戈壁(高原中心)→流动或固定、半固定沙地→边缘山地→黄土堆积(外沿地区)。

中国干旱区外缘山地，由于其高大的山体截取高空气流中的水汽，因此获得较多降水，在我国西部地区的迎风坡，年降水量可达700—800mm，甚至更多，因此在山地可形成河流，河川径流出山口以后，分散流经于由戈壁构成的极易渗漏的冲积扇上，河水即强烈渗漏而损耗殆尽，如格尔木河出山口后流行十几公里即全部渗入地下，即使较大的河流，其渗漏量也可达河水的30—60%。从山地向盆地中心过渡，可以明显地划分出径流形成带与径流散失带，在盆地核心的荒漠部分，无径流存在。径流形成带与散失带的衔接点一般不是发生在出山口处，而是在荒漠化程度向山地推进处，一般讲，荒漠化程度越高的山地，高程亦高。在径流形成带内，河川径流量随水面积的增加而增加，地下水补给河流，地貌过程以水蚀为主，在径流散失带，出现相反的水文学特征。

山前冲积扇是我国干旱区的重要地理单元，干旱区农业主要发展于冲积扇的细上带。冲积扇在山前形成了广阔的山前平原，其分带自山区向盆地依次为山地、粗粒带、细土带。我国干旱区另一种类型的山前冲积扇，由于山体坡度很陡，规模很小，洪积、坡积形成的冲积扇一般从山麓向平原延伸数公里即告结束，这一类冲积扇常被称为“洪积锥”。由洪积锥连接形成洪积裙。在冲积扇前缘，地下水丰富，形成干旱区中的绿洲。由较大河流形成的冲积扇，沉积物粒度结构上有类似三角洲的地方，有人称之为陆地三角洲。这类三角洲型冲积扇地下水埋藏浅，水量丰富，是供水优良的冲积扇，天山山麓冲积扇的三种类型，第三种冲积扇在细土带发展了绿洲农业，特别具有生态意义。

干旱区土壤和植被与相应纬度湿润地区有显著不同。干旱-半干旱区土壤一般薄，处于干燥状态，成土作用微弱，母质较粗。表层有机质含量普遍很低，整个剖面均含有碳酸盐。在干旱区，植物有富集土壤各种营养成分的作用，这种现象在世界各干旱地区可观察到。

在中国干旱区的荒漠地带，地带性土壤为灰漠土、灰棕漠土和棕漠土，它们的共同特征是具多孔状结皮、有机质含量低、碳酸钙表聚性、石膏和易溶性盐分在剖面下部积聚。灰漠土的发育多与细土结构相联系，土层较厚，是良好的宜农土地资源。灰棕漠土和棕漠土具较强的粗骨性(母质较多)，农耕有困难，牧业利用价值也低。非地带性的风沙土和绿洲土是两种重要的土类。风沙土发育于砂质母质，剖面分异差，明显表现出母质性状，土壤有机质含量很低，石膏和易溶性盐分较少累积。绿洲土和水稻土是灌溉绿洲中的最主要土地类型。绿洲土的腐殖质累积比较明显，并表现为沿剖面的均匀分布，耕作层有机质含量可达1—2%，土壤中磷、钾含量丰富，剖面表现出明显的脱盐现象，含盐量可在0.2—0.3%以下，pH值在8.0左右。盐土是这种环境区表征性的隐域性土类，广泛分布在平原地下水位高(1—3m)，径流排泄作用弱的地带，其上生长的植物多属盐生和耐盐生的灌木和草类。另外，还有龟裂土、草甸土、沼泽土等非地带性土壤。

植被特点

干旱区植被以旱生草类和灌木为主。干旱区植物的特点是根部的生物量大，通常干旱群落中生物量的50%以上在它的根系中。干旱种的根干比在1到2之间均有报道。干旱群落具有高氮含量的枯枝落叶层，平均为1.5%，较之草地的1.2%和森林的0.6%高。干旱区群落中氮循环的一个实例，这里可以看出根系生物量的庞大和降尘在营养物质循环中的重要性。这个例子中考虑系统是封闭的，实际上通过地面侵蚀和动物传递，氮的损失是高的。干旱区植被动态受降水影响大，一些观察表明，在一般情况下，干旱区植被生物量或密度持一个常量，降水后生物量上升，季节性茂盛与降水期相比有滞后性。

据中国植物地理学家们的研究，中国典型荒漠草原群落的优势种分为三类，第一类矮丛禾草，第二类丛生杂类草，第三类小半灌木。典型荒漠植物以灌木占优势，在石质、砾质和石膏区的极严酷的生境中，植被非常稀疏，在地下水溢出带和河流、盆地附近以及绿洲周围，有时有生长繁茂的胡杨、灰杨、榆等。与草甸草原相比，干旱区植被主要成分的营养价值较高，但较低矮，不便刈割或牛马的放牧;其中大多粗糙具刺，仅适于山羊和骆驼，放牧地的载畜量一般很低。据估计，草原、荒漠草原和荒漠的鲜草年产量分别为1500—4000kg/ha，800-1500kg/ha和400—800kg/ha，季节性变化可达50—75%，秋季牧草干重最高。

沙漠化

干旱、土地盐碱化和沙漠化是干旱-半干旱区主要的自然灾害。沙漠化规模大，影响长远，是人类面临的最为严重的环境挑战。所谓沙漠化，在中国指的是北方干旱-半干旱地区，由于气候变化、环境演变和人为的破坏，在原来不是沙漠或沙地的地方出现沙漠、沙地或类似沙漠、沙地景观的过程，在有些地方，表现为原来固定的沙丘活化，周围的草场出现流沙，植被破坏，灌溉农地出现水渍化和次生盐渍化。

产生沙漠的原因有自然因素和人为因素。干旱缺水是最基本的原因，沙漠化地区在第四纪时期一般为松散的湖相或河湖相沉积，物质疏松。它们为土地沙漠化提供了物质基础。其次区域的风力条件也是沙漠化的原因。某些地方，草场中猖獗的鼠类破坏植被，使土地蒸发加大，也是沙漠化的原因之一。人为的因素包括过度农垦、放牧和樵采，以及水资源的不合理利用。例如陕北榆林、靖边一带的毛乌素沙地，在唐代以前，还是水草丰美的地方，后来气候趋于干旱，宋以来流沙记载渐多，到了明初成化年间(l5世纪70年代)，中原王朝为阻止游牧民族南下掠夺，在这一带修筑长城，移民驻军，大肆开垦，加剧了沙漠化。18世纪以来，清政府以“移民实边”的名义，移民垦种，终使长城以外宽达几十公里的地带草原破坏，形成流沙遍布的景象。

朱震达认为风力吹蚀下的沙漠化过程有下列的地貌-植被景观特征：l)发生阶段：仅存在发生沙漠化的条件，如气候干燥，地表植被开始被破坏，即存在潜在沙漠化。2)发展阶段：地面植被已被破坏，出现风蚀、粗化、斑点状流沙和低矮灌丛沙堆。随风沙活动加剧，进一步出现流动沙丘或吹扬的灌丛沙堆，包括发展中的沙漠化(沙漠化土地占土地面积20%以下)和强烈发展的沙漠化(沙漠化土地占地面积20—50%)。3)形成阶段：地表广泛分布活动沙丘或吹扬的灌丛沙堆，其面积占土地面积的50%以上，为严重沙漠化。

沙漠化治理的主要方式是生物措施。植物有很好的保水作用，因此，恢复草原植被是主要的治理方法。当然，为防风，乔木种植也是必要的。但造林大量耗水，所以树必须种在必需的地方。张翼认为，以防护为目的的林带，一般1—2行就足够了。如何恢复植被，习惯认为必须“退耕还牧”，然而过分的人口压力使退耕还牧极为困难。例如中国半干旱区的内蒙古高原东部，农业人口人均占有耕地8—13亩，按正常年份亩产50公斤计，每人可生产粮食400—650公斤，灾年也可以自给自足。如果退耕还牧，按中国的牧业水平，相当的土地仅能养活一只羊。人类生活的基本物质条件不够，除非移民，但这又加重了其它地区的负担(不考虑城市化的人口转移)。除了严重的沙漠化地区，退耕还牧是不现实的，必须寻找新的生态平衡。在中国出现的草田轮作制和林网化建设的治理方式，收到了一定成效。

研究方向

干旱区水资源缺乏，因此水资源合理利用至关重要。除了尽可能利用山地径流、地下水外，近年来微咸水的利用受到重视。以色列的实验表明，很多农作物对微咸水是适应的。干旱区水资源的利用和沙漠化的防治，已成为现代地理学的研究热点。