由于氣候—水文過程的分異，地球上各地區(qū)的蒸發(fā)與降水不平衡。簡(jiǎn)單地講，當(dāng)蒸發(fā)超過降水，形成“缺水的干旱地區(qū)”，反之形成“富水的濕潤地區(qū)”。水循環(huán)過程是復(fù)雜的。通常將年降水量在200mm以下的地區(qū)稱為干旱區(qū)，年降水量在200—500mm之間的地區(qū)稱為半干旱區(qū)。一般研究的干旱區(qū)(arid area)是二者的總稱。中國科學(xué)院自然區(qū)劃工作委員會(huì)以干燥度定義干旱區(qū)，干燥度是由經(jīng)驗(yàn)公式得到的。1977年聯(lián)合國糧農(nóng)組織等機(jī)構(gòu)提出的荒漠化圖以干旱指數(shù)P/Etp來確定干旱區(qū)。這里P為降水，Etp為由彭曼方法計(jì)算得到的蒸騰。它綜合反映了氣溫、風(fēng)和太陽輻射。P/Etp<0.03的地區(qū)為極端干旱區(qū)，0.03≤P/Etp<0.20為干旱區(qū)，0.20≤P/Etp<0.50為半干旱區(qū)。

 地貌特征

干旱區(qū)在地貌特征方面常以風(fēng)沙地貌或荒漠地貌為主，形成沙漠、戈壁和雅丹地形。趙松喬(1985)把中國沙漠、戈壁為主體的荒漠地區(qū)歸納成兩種模式，一是內(nèi)陸盆地式，從盆地中心開始，依次為流動(dòng)沙地→固定半固定沙地，土質(zhì)平地及綠洲→堆積戈壁→剝蝕-侵蝕戈壁→侵蝕-剝蝕山地。其空間結(jié)構(gòu)以盆地中心作同心狀分布。二為蒙古高原式，空間結(jié)構(gòu)從高原本部向外緣山地及外沿地區(qū)作放射狀排列，可分兩個(gè)亞型，在干旱區(qū)為廣闊剝蝕戈壁(高原中心)→流動(dòng)或固定、半固定沙地→邊緣山地→黃土堆積(外沿地區(qū))。

中國干旱區(qū)外緣山地，由于其高大的山體截取高空氣流中的水汽，因此獲得較多降水，在我國西部地區(qū)的迎風(fēng)坡，年降水量可達(dá)700—800mm，甚至更多，因此在山地可形成河流，河川徑流出山口以后，分散流經(jīng)于由戈壁構(gòu)成的極易滲漏的沖積扇上，河水即強(qiáng)烈滲漏而損耗殆盡，如格爾木河出山口后流行十幾公里即全部滲入地下，即使較大的河流，其滲漏量也可達(dá)河水的30—60%。從山地向盆地中心過渡，可以明顯地劃分出徑流形成帶與徑流散失帶，在盆地核心的荒漠部分，無徑流存在。徑流形成帶與散失帶的銜接點(diǎn)一般不是發(fā)生在出山口處，而是在荒漠化程度向山地推進(jìn)處，一般講，荒漠化程度越高的山地，高程亦高。在徑流形成帶內(nèi)，河川徑流量隨水面積的增加而增加，地下水補(bǔ)給河流，地貌過程以水蝕為主，在徑流散失帶，出現(xiàn)相反的水文學(xué)特征。

山前沖積扇是我國干旱區(qū)的重要地理單元，干旱區(qū)農(nóng)業(yè)主要發(fā)展于沖積扇的細(xì)上帶。沖積扇在山前形成了廣闊的山前平原，其分帶自山區(qū)向盆地依次為山地、粗粒帶、細(xì)土帶。我國干旱區(qū)另一種類型的山前沖積扇，由于山體坡度很陡，規(guī)模很小，洪積、坡積形成的沖積扇一般從山麓向平原延伸數(shù)公里即告結(jié)束，這一類沖積扇常被稱為“洪積錐”。由洪積錐連接形成洪積裙。在沖積扇前緣，地下水豐富，形成干旱區(qū)中的綠洲。由較大河流形成的沖積扇，沉積物粒度結(jié)構(gòu)上有類似三角洲的地方，有人稱之為陸地三角洲。這類三角洲型沖積扇地下水埋藏淺，水量豐富，是供水優(yōu)良的沖積扇，天山山麓沖積扇的三種類型，第三種沖積扇在細(xì)土帶發(fā)展了綠洲農(nóng)業(yè)，特別具有生態(tài)意義。

干旱區(qū)土壤和植被與相應(yīng)緯度濕潤地區(qū)有顯著不同。干旱-半干旱區(qū)土壤一般薄，處于干燥狀態(tài)，成土作用微弱，母質(zhì)較粗。表層有機(jī)質(zhì)含量普遍很低，整個(gè)剖面均含有碳酸鹽。在干旱區(qū)，植物有富集土壤各種營養(yǎng)成分的作用，這種現(xiàn)象在世界各干旱地區(qū)可觀察到。

在中國干旱區(qū)的荒漠地帶，地帶性土壤為灰漠土、灰棕漠土和棕漠土，它們的共同特征是具多孔狀結(jié)皮、有機(jī)質(zhì)含量低、碳酸鈣表聚性、石膏和易溶性鹽分在剖面下部積聚?；夷恋陌l(fā)育多與細(xì)土結(jié)構(gòu)相聯(lián)系，土層較厚，是良好的宜農(nóng)土地資源。灰棕漠土和棕漠土具較強(qiáng)的粗骨性(母質(zhì)較多)，農(nóng)耕有困難，牧業(yè)利用價(jià)值也低。非地帶性的風(fēng)沙土和綠洲土是兩種重要的土類。風(fēng)沙土發(fā)育于砂質(zhì)母質(zhì)，剖面分異差，明顯表現(xiàn)出母質(zhì)性狀，土壤有機(jī)質(zhì)含量很低，石膏和易溶性鹽分較少累積。綠洲土和水稻土是灌溉綠洲中的最主要土地類型。綠洲土的腐殖質(zhì)累積比較明顯，并表現(xiàn)為沿剖面的均勻分布，耕作層有機(jī)質(zhì)含量可達(dá)1—2%，土壤中磷、鉀含量豐富，剖面表現(xiàn)出明顯的脫鹽現(xiàn)象，含鹽量可在0.2—0.3%以下，pH值在8.0左右。鹽土是這種環(huán)境區(qū)表征性的隱域性土類，廣泛分布在平原地下水位高(1—3m)，徑流排泄作用弱的地帶，其上生長的植物多屬鹽生和耐鹽生的灌木和草類。另外，還有龜裂土、草甸土、沼澤土等非地帶性土壤。

植被特點(diǎn)

干旱區(qū)植被以旱生草類和灌木為主。干旱區(qū)植物的特點(diǎn)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。干旱種的根干比在1到2之間均有報(bào)道。干旱群落具有高氮含量的枯枝落葉層，平均為1.5%，較之草地的1.2%和森林的0.6%高。干旱區(qū)群落中氮循環(huán)的一個(gè)實(shí)例，這里可以看出根系生物量的龐大和降塵在營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)中的重要性。這個(gè)例子中考慮系統(tǒng)是封閉的，實(shí)際上通過地面侵蝕和動(dòng)物傳遞，氮的損失是高的。干旱區(qū)植被動(dòng)態(tài)受降水影響大，一些觀察表明，在一般情況下，干旱區(qū)植被生物量或密度持一個(gè)常量，降水后生物量上升，季節(jié)性茂盛與降水期相比有滯后性。

據(jù)中國植物地理學(xué)家們的研究，中國典型荒漠草原群落的優(yōu)勢(shì)種分為三類，第一類矮叢禾草，第二類叢生雜類草，第三類小半灌木。典型荒漠植物以灌木占優(yōu)勢(shì)，在石質(zhì)、礫質(zhì)和石膏區(qū)的極嚴(yán)酷的生境中，植被非常稀疏，在地下水溢出帶和河流、盆地附近以及綠洲周圍，有時(shí)有生長繁茂的胡楊、灰楊、榆等。與草甸草原相比，干旱區(qū)植被主要成分的營養(yǎng)價(jià)值較高，但較低矮，不便刈割或牛馬的放牧;其中大多粗糙具刺，僅適于山羊和駱駝，放牧地的載畜量一般很低。據(jù)估計(jì)，草原、荒漠草原和荒漠的鮮草年產(chǎn)量分別為1500—4000kg/ha，800-1500kg/ha和400—800kg/ha，季節(jié)性變化可達(dá)50—75%，秋季牧草干重最高。

沙漠化

干旱、土地鹽堿化和沙漠化是干旱-半干旱區(qū)主要的自然災(zāi)害。沙漠化規(guī)模大，影響長遠(yuǎn)，是人類面臨的最為嚴(yán)重的環(huán)境挑戰(zhàn)。所謂沙漠化，在中國指的是北方干旱-半干旱地區(qū)，由于氣候變化、環(huán)境演變和人為的破壞，在原來不是沙漠或沙地的地方出現(xiàn)沙漠、沙地或類似沙漠、沙地景觀的過程，在有些地方，表現(xiàn)為原來固定的沙丘活化，周圍的草場(chǎng)出現(xiàn)流沙，植被破壞，灌溉農(nóng)地出現(xiàn)水漬化和次生鹽漬化。

產(chǎn)生沙漠的原因有自然因素和人為因素。干旱缺水是最基本的原因，沙漠化地區(qū)在第四紀(jì)時(shí)期一般為松散的湖相或河湖相沉積，物質(zhì)疏松。它們?yōu)橥恋厣衬峁┝宋镔|(zhì)基礎(chǔ)。其次區(qū)域的風(fēng)力條件也是沙漠化的原因。某些地方，草場(chǎng)中猖獗的鼠類破壞植被，使土地蒸發(fā)加大，也是沙漠化的原因之一。人為的因素包括過度農(nóng)墾、放牧和樵采，以及水資源的不合理利用。例如陜北榆林、靖邊一帶的毛烏素沙地，在唐代以前，還是水草豐美的地方，后來氣候趨于干旱，宋以來流沙記載漸多，到了明初成化年間(l5世紀(jì)70年代)，中原王朝為阻止游牧民族南下掠奪，在這一帶修筑長城，移民駐軍，大肆開墾，加劇了沙漠化。18世紀(jì)以來，清政府以“移民實(shí)邊”的名義，移民墾種，終使長城以外寬達(dá)幾十公里的地帶草原破壞，形成流沙遍布的景象。

朱震達(dá)認(rèn)為風(fēng)力吹蝕下的沙漠化過程有下列的地貌-植被景觀特征：l)發(fā)生階段：僅存在發(fā)生沙漠化的條件，如氣候干燥，地表植被開始被破壞，即存在潛在沙漠化。2)發(fā)展階段：地面植被已被破壞，出現(xiàn)風(fēng)蝕、粗化、斑點(diǎn)狀流沙和低矮灌叢沙堆。隨風(fēng)沙活動(dòng)加劇，進(jìn)一步出現(xiàn)流動(dòng)沙丘或吹揚(yáng)的灌叢沙堆，包括發(fā)展中的沙漠化(沙漠化土地占土地面積20%以下)和強(qiáng)烈發(fā)展的沙漠化(沙漠化土地占地面積20—50%)。3)形成階段：地表廣泛分布活動(dòng)沙丘或吹揚(yáng)的灌叢沙堆，其面積占土地面積的50%以上，為嚴(yán)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，恢復(fù)草原植被是主要的治理方法。當(dāng)然，為防風(fēng)，喬木種植也是必要的。但造林大量耗水，所以樹必須種在必需的地方。張翼認(rèn)為，以防護(hù)為目的的林帶，一般1—2行就足夠了。如何恢復(fù)植被，習(xí)慣認(rèn)為必須“退耕還牧”，然而過分的人口壓力使退耕還牧極為困難。例如中國半干旱區(qū)的內(nèi)蒙古高原東部，農(nóng)業(yè)人口人均占有耕地8—13畝，按正常年份畝產(chǎn)50公斤計(jì)，每人可生產(chǎn)糧食400—650公斤，災(zāi)年也可以自給自足。如果退耕還牧，按中國的牧業(yè)水平，相當(dāng)?shù)耐恋貎H能養(yǎng)活一只羊。人類生活的基本物質(zhì)條件不夠，除非移民，但這又加重了其它地區(qū)的負(fù)擔(dān)(不考慮城市化的人口轉(zhuǎn)移)。除了嚴(yán)重的沙漠化地區(qū)，退耕還牧是不現(xiàn)實(shí)的，必須尋找新的生態(tài)平衡。在中國出現(xiàn)的草田輪作制和林網(wǎng)化建設(shè)的治理方式，收到了一定成效。

研究方向

干旱區(qū)水資源缺乏，因此水資源合理利用至關(guān)重要。除了盡可能利用山地徑流、地下水外，近年來微咸水的利用受到重視。以色列的實(shí)驗(yàn)表明，很多農(nóng)作物對(duì)微咸水是適應(yīng)的。干旱區(qū)水資源的利用和沙漠化的防治，已成為現(xiàn)代地理學(xué)的研究熱點(diǎn)。