簡介
幹旱區（arid zone）指屬于幹旱氣候的地區，約占陸地面積的30%，其共同特征是：降水量少而變率大，一般氣溫日較差和年較差皆大，可能蒸發量遠遠大于降水量，多風沙，雲量少，日照強。水分不足是限制植物生長的主要因素。由于熱量充足，當利用灌溉供水與加以施肥時，有可能成為高産地區。由于氣候—水文過程的分異，地球上各地區的蒸發與降水不平衡。簡單地講，當蒸發超過降水，形成“缺水的幹旱地區”，反之形成“富水的濕潤地區”。中國科學院自然區劃工作委員會以幹燥度定義幹旱區，幹燥度是由經驗公式得到的。1977年聯合國糧農組織等機構提出的荒漠化圖以幹旱指數P/Etp來确定幹旱區。這裡P為降水，Etp為由彭曼方法計算得到的蒸騰。它綜合反映了氣溫、風和太陽輻射。P/Etp＜0.03的地區為極端幹旱區，0.03≤P/Etp＜0.20為幹旱區，0.20≤P/Etp＜0.50為半幹旱區。
定義
由于氣候—水文過程的分異，地球上各地區的蒸發與降水不平衡。簡單地講，當蒸發超過降水，形成“缺水的幹旱地區”，反之形成“富水的濕潤地區”。水循環過程是複雜的。通常将年降水量在200mm以下的地區稱為幹旱區，年降水量在200—500mm之間的地區稱為半幹旱區。一般研究的幹旱區（arid area）是二者的總稱。
中國科學院自然區劃工作委員會以幹燥度定義幹旱區，幹燥度是由經驗公式得到的。1977年聯合國糧農組織等機構提出的荒漠化圖以幹旱指數P/Etp來确定幹旱區。這裡P為降水，Etp為由彭曼方法計算得到的蒸騰。它綜合反映了氣溫、風和太陽輻射。P/Etp<0.03的地區為極端幹旱區，0.03≤P/Etp<0.20為幹旱區，0.20≤P/Etp<0.50為半幹旱區。
規模變化
幹旱半幹旱區約占全球陸地表面積的40%，受氣候變化和人類活動的影響，已有研究表明目前多數氣候系統模式不能較好地模拟全球幹旱半幹旱區面積擴張程度。
如果全球溫室氣體排放量持續增加，全球幹旱半幹旱區面積将會加速擴張，到21世紀末将占全球陸地表面的50%以上。其中，全球幹旱半幹旱區擴張面積的四分之三将發生在發展中國家，幹旱半幹旱區擴張将使發展中國家面臨土地進一步退化的風險，并加劇其貧窮程度。
通過對比過去近60年的觀測數據與氣候系統模式模拟結果，證實氣候系統模式明顯低估了全球的幹旱演變速率，進而利用曆史觀測數據對氣候系統模式模拟結果進行了訂正，使其能夠更好地反映全球幹旱半幹旱區面積的變化。訂正後的模式數據被用于預測未來中等排放情景和高排放情景下幹旱半幹旱區面積變化，發現在高排放情景下，21世紀末幹旱半幹旱區面積相比1961—1990年氣候态的面積将增加23%，而78%的幹旱半幹旱區面積的擴張将發生在發展中國家。
地貌特征
幹旱區在地貌特征方面常以風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歸納成兩種模式，一是内陸盆地式，從盆地中心開始，依次為流動沙地→固定半固定沙地，土質平地及綠洲→堆積戈壁→剝蝕-侵蝕戈壁→侵蝕-剝蝕山地。其空間結構以盆地中心作同心狀分布。二為蒙古高原式，空間結構從高原本部向外緣山地及外沿地區作放射狀排列，可分兩個亞型，在幹旱區為廣闊剝蝕戈壁（高原中心）→流動或固定、半固定沙地→邊緣山地→黃土堆積（外沿地區）。
中國幹旱區外緣山地，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，在我國西部地區的迎風坡，年降水量可達700—800mm，甚至更多，因此在山地可形成河流，河川徑流出山口以後，分散流經于由戈壁構成的極易滲漏的沖積扇上，河水即強烈滲漏而損耗殆盡，如格爾木河出山口後流行十幾公裡即全部滲入地下，即使較大的河流，其滲漏量也可達河水的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一般不是發生在出山口處，而是在荒漠化程度向山地推進處，一般講，荒漠化程度越高的山地，高程亦高。在徑流形成帶内，河川徑流量随水面積的增加而增加，地下水補給河流，地貌過程以水蝕為主，在徑流散失帶，出現相反的水文學特征。
地理影響
山前沖積扇是我國幹旱區的重要地理單元，幹旱區農業主要發展于沖積扇的細上帶。沖積扇在山前形成了廣闊的山前平原，其分帶自山區向盆地依次為山地、粗粒帶、細土帶。我國幹旱區另一種類型的山前沖積扇，由于山體坡度很陡，規模很小，洪積、坡積形成的沖積扇一般從山麓向平原延伸數公裡即告結束，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，形成幹旱區中的綠洲。由較大河流形成的沖積扇，沉積物粒度結構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，第三種沖積扇在細土帶發展了綠洲農業，特别具有生态意義。
幹旱區土壤和植被與相應緯度濕潤地區有顯著不同。幹旱-半幹旱區土壤一般薄，處于幹燥狀态，成土作用微弱，母質較粗。表層有機質含量普遍很低，整個剖面均含有碳酸鹽。在幹旱區，植物有富集土壤各種營養成分的作用，這種現象在世界各幹旱地區可觀察到。
在中國幹旱區的荒漠地帶，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皮、有機質含量低、碳酸鈣表聚性、石膏和易溶性鹽分在剖面下部積聚。灰漠土的發育多與細土結構相聯系，土層較厚，是良好的宜農土地資源。灰棕漠土和棕漠土具較強的粗骨性（母質較多），農耕有困難，牧業利用價值也低。非地帶性的風沙土和綠洲土是兩種重要的土類。風沙土發育于砂質母質，剖面分異差，明顯表現出母質性狀，土壤有機質含量很低，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。綠洲土的腐殖質累積比較明顯，并表現為沿剖面的均勻分布，耕作層有機質含量可達1—2％，土壤中磷、鉀含量豐富，剖面表現出明顯的脫鹽現象，含鹽量可在0.2—0.3％以下，pH值在8.0左右。鹽土是這種環境區表征性的隐域性土類，廣泛分布在平原地下水位高（1—3m），徑流排洩作用弱的地帶，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
幹旱區植被以旱生草類和灌木為主。幹旱區植物的特點是根部的生物量大，通常幹旱群落中生物量的50％以上在它的根系中。幹旱種的根幹比在1到2之間均有報道。幹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。幹旱區群落中氮循環的一個實例，這裡可以看出根系生物量的龐大和降塵在營養物質循環中的重要性。這個例子中考慮系統是封閉的，實際上通過地面侵蝕和動物傳遞，氮的損失是高的。幹旱區植被動态受降水影響大，一些觀察表明，在一般情況下，幹旱區植被生物量或密度持一個常量，降水後生物量上升，季節性茂盛與降水期相比有滞後性。
據中國植物地理學家們的研究，中國典型荒漠草原群落的優勢種分為三類，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勢，在石質、礫質和石膏區的極嚴酷的生境中，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，有時有生長繁茂的胡楊、灰楊、榆等。與草甸草原相比，幹旱區植被主要成分的營養價值較高，但較低矮，不便刈割或牛馬的放牧；其中大多粗糙具刺，僅适于山羊和駱駝，放牧地的載畜量一般很低。據估計，草原、荒漠草原和荒漠的鮮草年産量分别為1500—4000kg/ha，800－1500kg/ha和400—800kg/ha，季節性變化可達50—75％，秋季牧草幹重最高。
沙漠化
原因
幹旱、土地鹽堿化和沙漠化是幹旱-半幹旱區主要的自然災害。沙漠化規模大，影響長遠，是人類面臨的最為嚴重的環境挑戰。所謂沙漠化，在中國指的是北方幹旱-半幹旱地區，由于氣候變化、環境演變和人為的破壞，在原來不是沙漠或沙地的地方出現沙漠、沙地或類似沙漠、沙地景觀的過程，在有些地方，表現為原來固定的沙丘活化，周圍的草場出現流沙，植被破壞，灌溉農地出現水漬化和次生鹽漬化。
産生沙漠的原因有自然因素和人為因素。幹旱缺水是最基本的原因，沙漠化地區在第四紀時期一般為松散的湖相或河湖相沉積，物質疏松。它們為土地沙漠化提供了物質基礎。其次區域的風力條件也是沙漠化的原因。某些地方，草場中猖獗的鼠類破壞植被，使土地蒸發加大，也是沙漠化的原因之一。人為的因素包括過度農墾、放牧和樵采，以及水資源的不合理利用。例如陝北榆林、靖邊一帶的毛烏素沙地，在唐代以前，還是水草豐美的地方，後來氣候趨于幹旱，宋以來流沙記載漸多，到了明初成化年間（l5世紀70年代），中原王朝為阻止遊牧民族南下掠奪，在這一帶修築長城，移民駐軍，大肆開墾，加劇了沙漠化。18世紀以來，清政府以“移民實邊”的名義，移民墾種，終使長城以外寬達幾十公裡的地帶草原破壞，形成流沙遍布的景象。
防治
朱震達認為風力吹蝕下的沙漠化過程有下列的地貌-植被景觀特征：l）發生階段：僅存在發生沙漠化的條件，如氣候幹燥，地表植被開始被破壞，即存在潛在沙漠化。2）發展階段：地面植被已被破壞，出現風蝕、粗化、斑點狀流沙和低矮灌叢沙堆。随風沙活動加劇，進一步出現流動沙丘或吹揚的灌叢沙堆，包括發展中的沙漠化（沙漠化土地占土地面積20％以下）和強烈發展的沙漠化（沙漠化土地占地面積20—50％）。3）形成階段：地表廣泛分布活動沙丘或吹揚的灌叢沙堆，其面積占土地面積的50％以上，為嚴重沙漠化。
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，恢複草原植被是主要的治理方法。當然，為防風，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。張翼認為，以防護為目的的林帶，一般1—2行就足夠了。如何恢複植被，習慣認為必須“退耕還牧”，然而過分的人口壓力使退耕還牧極為困難。例如中國半幹旱區的内蒙古高原東部，農業人口人均占有耕地8—13畝，按正常年份畝産50公斤計，每人可生産糧食400—650公斤，災年也可以自給自足。如果退耕還牧，按中國的牧業水平，相當的土地僅能養活一隻羊。人類生活的基本物質條件不夠，除非移民，但這又加重了其它地區的負擔（不考慮城市化的人口轉移）。除了嚴重的沙漠化地區，退耕還牧是不現實的，必須尋找新的生态平衡。在中國出現的草田輪作制和林網化建設的治理方式，收到了一定成效。
研究方向
幹旱區水資源缺乏，因此水資源合理利用至關重要。除了盡可能利用山地徑流、地下水外，微鹹水的利用受到重視。以色列的實驗表明，很多農作物對微鹹水是适應的。幹旱區水資源的利用和沙漠化的防治，已成為現代地理學的研究熱點。正在新疆吐魯番建設的吐哈油田為我國首個幹旱區新能源示範城項目“讓路”，吐哈油田将油區輸油氣管道改遷路線，為此增加投入1000多萬元。
