第九章 沙漠管理 林雨莊 編譯
阻止沙漠的蔓延
聯合國環境規劃署(UNEP)估計，地球四分之一的土地面積不是沙漠就是受到荒漠化的威脅。這並不意味著沙漠正在向鄰近地區擴張—事實上，事實上並沒有。環境署將荒漠化定義為乾旱或半乾旱氣候地區土地品質的惡化。
有幾個原因。灌溉不足會導致淹水和鹽漬化。過度放牧使土壤暴露在風中，容易受到侵蝕。砍伐森林以提供木材或木柴也會使土地易受侵蝕。年復一年地種植農作物，而不添加肥料來替代作物所去除的養分，會耗盡土壤肥力，直到土地無法維持作物生長。據美國土地管理局估計，美國40%的土地易受這類退化的影響。
1973年，薩赫勒地區的九個國家成立了一個常設委員會來監測這一局勢，國際社會對這一問題的嚴重程度及其影響的嚴重性表示關切。1977年8月和9月，在肯雅奈洛比舉行的聯合國荒漠化會議商定了一項行動計畫。
這個問題在1992年6月於巴西里約熱內盧舉行的聯合國環境與發展會議上再次被提出。這些會議於1994年6月17日達到高潮，法國巴黎通過了《聯合國關於在發生嚴重乾旱和/或荒漠化的國家特別是在非洲防治荒漠化的公約》(《荒漠化公約》)。《荒漠化公約》於1994年10月在巴黎開放供簽署，並於1996年12月26日生效。
《荒漠化公約》旨在提高處理土地退化問題的效率。它通過協調提供資金的富裕工業國的努力，並鼓勵正在遭受荒漠化之苦的貧窮國家制定和執行實際措施，制止和扭轉惡化，並幫助其受害者。許多國家現在正在進行相關項目。許多人在非洲，那裡的問題最嚴重，但土地退化並不局限於非洲。它還影響到拉丁美洲和加勒比地區以及亞洲的部分地區，這些地區的國家也在積極尋求與土地退化作鬥爭。
我們不能防止乾旱，但有辦法減少乾旱的危害，遏制沙漠的蔓延。沙漠土壤侵蝕嚴重，侵蝕是可以預防的。任何時候都要確保植被覆蓋第一步。與植物的摩擦減緩了風力，降低了風吹走細粒物質的能力，植物根系將土壤顆粒結合在一起，使它們不易受到風蝕。
只有在減輕土地壓力的情況下，才有可能保持永久植被覆蓋。人們最初通過過度放牧或過度種植來破壞這些植物，因為他們沒有選擇，如果要生存下去。為了減輕土地生產農作物或放牧的壓力，這些人必須有其他選擇。例如，工業可以提供非農業就業機會，還可以發展信貸設施，讓農民投資於設備、改良作物品種的種子和化學品，這些都能在不破壞土地的情況下提高作物產量。
一旦土地壓力得到緩解，其他措施也可以跟進。這些措施包括更有效的灌溉、新的農業用水來源和更好的耕作方法。
遊牧生活方式的終結遊牧民族過著不安全的生活。他們對他們世代居住的土地有詳細的瞭解，但他們並不擁有這片土地，甚至不出租。它們瞭解天氣和季節，也知道哪裡最有可能為它們的動物找到草場。他們知道所有水洞和綠洲的位置。但他們對他們使用的土地沒有法律上可強制執行的權利。傳統上，個別遊牧群體在一年中的特定時間可以獲得某些資源，但這是由各遊牧群體之間的默契和不成文的協議決定的，外來者不受這種協議的約束。遊牧民族可能會被任何強大到足以驅逐他們的人驅逐出他們的牧場，而他們經常是這樣。部落戰爭很普遍。
20世紀的戰爭和饑荒使大量的人流離失所，使遊牧民族的處境更加惡化。大批難民橫掃沙漠邊界。有時，那些無法養活和容納這麼多絕望的人的國家對他們關閉了邊境。邊防柵欄和邊防衛兵阻止遊牧民族在他們傳統的牧場之間自由活動。隨著更好的牧場被圍起來提供農田，他們的遷徙路線也被阻塞，遊牧民族發現維持他們的生活方式越來越困難。時代變了，世界不再有遊牧者自由遊蕩的空間。許多遊牧民族定居在永久性村莊，人們在那裡找到工作，種植自用作物。
農民的生活不再安全。他們沒有自己耕種的土地。事實上，擁有土地的想法對大多數沙漠民族來說都是陌生的，而且，無論如何，他們沒有錢買他們的土地。他們把他們工作的土地用柵欄圍起來，以保護莊稼不受流浪牲畜的傷害，但他們的圍欄並不意味著所有權。如果有更強大的人奪走了這塊土地，農民們可能會被驅逐。
沙漠農場可以改進。作物可以得到更有效的灌溉；土地可以通過減少侵蝕的方式進行管理；隨著土壤變得更加穩定和肥沃，作物產量也會增加。然而，進行必要的改善需要艱苦的工作，而且很難說服人們投入他們的時間和精力來提高土地的價值，因為他們可以隨時被驅逐。如果他們有土地使用權的保障，農民將看到持續幾年的改善將使他們的家庭更加繁榮，他們的孩子將享受到更好、更豐富的生活。
農民可以引進一些新技術。例如，將油和合成橡膠的混合物噴灑到沙丘上，通過將顆粒粘合在一起來穩定沙子。這種效果是暫時的，但持續時間足夠長，農民可以通過表面塗層來種植樹苗。桉樹和金合歡樹一年的降雨量只有6英寸(150mm)，隨著它們的生長，樹根會更永久地粘在土壤上，而樹木本身則會保護地表免受侵蝕風的侵襲。
沙漠裡很少下雨，但一旦下雨，雨就會傾盆大雨，把雨水順著溝壑沖下山坡，把土壤帶走。沙漠表面到處都是石頭，在斜坡上修建的石牆會吸收水流的一些能量。當水流減慢，水流失去能量時，水流攜帶的土壤將不會流失，而是會沉到地面上。
這些措施需要努力，有些措施還需要花錢。必須購買油和橡膠，購買或租用噴塗設備。如果他們想改善他們的土地，農民必須能夠借錢投資，但是銀行和其他金融機構不願意把錢借給沒有資產的人。這也是為什麼土地保有權保障是改善農業和減少水土流失必不可少的第一步的另一個原因。農民必須獲得信貸服務。
不是每個人都能或應該在土地上工作。例如，旅遊業或輕工業的替代性就業在兩個方面幫助了農民。在外面工作的農家成員會把額外的錢帶到家裡，這些錢可以立即用來改善生活水準，或者投資於農場改良。與此同時，非農業家庭的工薪階層將購買食品，遊客也將購買食品，為當地農產品提供市場。
遊牧生活方式正在迅速消失，但我們不應哀悼它的逝去。儘管遊牧民族是浪漫的人物，他們穿著飄逸的長袍、駱駝、馬和帳篷，但他們的生活並不光彩照人。這是很困難的，有時甚至是借來的，饑荒的危險總是存在的。
人造雨
沙漠是乾燥的，但它們的天空並非萬里無雲。白雲經常出現，只是在沒有降雨的情況下飄過。如果能誘導雲層釋放水分，地面上的生活就會容易得多。
控制天氣是一個古老的夢想。無數個世紀以來，人們一直試圖通過奉承、安撫或賄賂那些異想天開、脾氣暴躁的神來達到這一目的，這些神被認為是管理風雨的。專業的“造雨者”會進行儀式，通常由受旱群體的其他成員表演舞蹈或吟唱來支持。
舊的信仰很難消亡，但它們經常改變表達它們的語言。根據美國內戰期間流傳的一個故事，每一次重大戰役之後都會下雨。人們認為降雨一定是由戰爭爆發引起的，1891年，國會批准了9000美元的開支，試圖通過向雲中發射大炮來重現這種效果。當這個計畫失敗時，風箏和氣球被用來把炸藥帶到雲層中，在那裡爆炸。最終，這些嘗試不得不放棄。爆炸不會引起降雨。實驗者不知道的是，在大約一個小時的時間裡，一場平均夏季雷暴釋放的能量相當於燃燒6400公噸煤炭的能量。要用蠻力操縱天氣，不僅需要一門大炮或19世紀的炸彈。
然而，失敗並沒有任何威懾力，因為還有另一個問題可以迎頭解決。冰雹會摧毀農作物，在19世紀，歐洲有一種觀點認為，風暴雲中的爆炸會阻止冰雹的形成。大型迫擊炮，被稱為海爾坎農，是為此目的而建造的。他們向威脅的雲層發射炸彈。到1899年，歐洲各地使用了數千門冰雹炮。僅在1900年，歐洲就發射了大約950萬門冰雹炮。直到20世紀60年代，他們最新的後代還在俄羅斯使用，那裡的炮彈和火箭被發射到雲層中。
大炮沒用，但背後的理論是可信的。爆炸產生大量非常小的粒子。冰雹形成的小水滴會凝結成更多的小水滴。問題可能不在於理論，而在於規模。也許大炮不夠大。
冰雹炮並沒有從世界上消失。相反，他們變得更加強大。2004年3月2日，日產公司在密蘇里州坎頓市附近的工廠裡展示了一個安裝在140英畝(56公頃)停車場的車輛保護裝置。這種加農炮使用乙炔氣引起爆炸，每5到6秒重複一次，並將多次衝擊波傳送到5萬英尺(15.25公里)的高度。據信衝擊波會破壞冰雹的形成。幾家公司正在製造這種類型的冰雹炮，這種裝置在加拿大的安大略省、澳洲的昆士蘭以及美國都有使用。
昆士蘭大炮被認為是造成該地區持續乾旱的罪魁禍首，而這些大炮是用來保護柑橘和葡萄作物的。自上世紀80年代以來，種植者就開始使用這種大炮，順風區的居民聲稱，當大炮射入時，臨近的風暴似乎分裂開來，經過他們自己的土地的兩邊，然後重新加入。澳洲人並不孤單。一些美國農民反對抑制冰雹的計畫，因為他們認為冰雹可以減少降雨量。
現代冰雹炮能否在早期型號失敗的地方取得成功還有待觀察。說服雲層釋放其水分作為雨或雪的可能性沒有那麼不確定。實現這一目標的技術被稱為“雲播種”(cloud seeding)，是在1946年偶然發現的(見第193頁的側欄)，美國幾個州現在都有了雲播種計畫。有證據表明，播種可以使降雨或降雪量增加至少5%，有時播種的雲層可以帶來降雨，但不能產生具有釋放降水潛力的雲。只有在雲層已經形成的情況下，這項技術才能使它們在特定的地方釋放水分。因此，在沙漠氣候條件下，人工增雨可能只具有有限的價值，而且具有嚴重的風險。一個雲在一個地方釋放水分，卻不能在另一個地方釋放水分，這可能只會通過從另一個地方竊取水分而為一個農業社區產生降雨。
雲播種的發現
當飛機在低於冰點溫度的空氣中飛行時，通過由過冷液滴組成的雲，這些液滴雖然比冰點低幾度，但仍然是液態的，水在與機翼和機尾表面接觸時會結冰。一層冰積累起來，改變了表面的形狀，從而減少了機翼產生的升力。冰的重量也可能影響飛機的飛行特性。這是飛機結冰，在20世紀40年代，它成為軍用飛機的一個嚴重問題。
1946年，文森特·約瑟夫·謝弗和伯納德·馮內古特在紐約斯克內克塔迪的通用電氣研究實驗室調查飛機結冰。他們需要找出結冰的原因，為此他們使用了一個裝有��定溫度為-23°C的空氣的盒子，謝弗在盒子裡加入了不同物質的晶體，以確定那些會導致冰晶形成的物質。在7月份的一段非常炎熱的天氣中，謝弗發現很難保持盒子內的低溫。7月13日，他把零下-78攝氏度的碎乾冰(固體二氧化碳)扔到盒子裡，讓空氣變冷。冰晶立即形成，並出現了一場小型暴風雪。不久之後，馮內古特製造了一場類似的暴風雪，燃燒碘化銀，讓煙霧進入盒子。
1946年11月13日，謝弗在麻塞諸塞州皮茨菲爾德上空將2.7公斤的乾冰球從飛機上投到雲層中，引發了一場真正的暴風雪。後來的實驗表明，碘化銀也會引發沉澱，這種方法使用起來更方便，因為它不需要冷藏。
試圖通過向相對濕度高於100%的過飽和空氣中注入物質來誘導降水，稱為人工增雨。當空氣溫度在-15°C和-5°C之間時，使用碘化銀和乾冰。不同的物質有時在其他溫度下使用。
建造水壩
在一些沙漠地區，農業是可能的，因為有一條河流為兩邊的農田提供灌溉用水。印度河幾乎全長，從西藏高原到阿拉伯海的距離約為1800英里(2896公里)，流經的陸地每年降雨量不足250mm。印度河這個名字來源於梵語“海洋”，因為這條巨大的河流排水面積達96萬3500平方公里。超過5萬8000公里的運河從河流及其支流輸送水，灌溉超過1600萬公頃的農田，除運河外還有160萬英里的溝渠。這是迄今為止世界上最大的灌溉系統，沒有它，巴基斯坦和印度西北部的農田將變成沙漠。
幾個世紀以來，由底格裡斯河和幼發拉底河供水的灌溉渠維持著美索不達米亞肥沃的新月形地區的農業生產。這些農場為後來所有西方文明發展的文明提供了食物。
世界上最長的河流尼羅河也穿越沙漠。尼羅河發源於東非高地，流域面積285萬平方公里，長6689公里。幾千年來，尼羅河兩岸的運河將尼羅河水輸送到低於河平面的流域。當河水因遠處山上積雪的融水而氾濫時，一年中大部分時間保持關閉狀態的堤壩被打開，使洪水淹沒了流域。當它這樣做的時候，水也沉積了一層細淤泥，富含植物營養。洪水退去，河水從盆地中排出，泥沙留下來，為作物播種提供了肥沃的土壤。
不幸的是，尼羅河、底格裡斯河、幼發拉底河和印度河等河流並不可靠。如果季節性降雨失敗，河流就會乾涸；如果降雨異常猛烈，河流就會氾濫，洪水會毀壞莊稼。雨水太多或照明太強，莊稼歉收，很可能發生饑荒。即使河流在適當的時間供水，氣候的季節性意味著農民每年只能種植一種作物。
埃及人很瞭解他們的河流。他們發明了一種稱為尼祿計的裝置，可以非常精確地測量水的高度。河水通過隧道流入蓄水池，蓄水池的底部與河床處於同一水平面。蓄水池中央有一個有刻度的方尖碑，或蓄水池邊上的刻度，使官員可以讀出水面的高度。當上游一個尼莫計站的水位開始穩定上升時，向下游的有關部門發出消息，確保及時打開通往農田的堤壩，以攔截洪水。
然而，水可以儲存起來，以一種可控的方式全年釋放。橫跨河流自然河谷的大壩牆將把水截留在人工湖中，然後牆內的閘門將調節水流。
尼羅河上第一個大型築壩工程於1861年完工。它由尼羅河三角洲上游的一系列水壩組成，位於開羅以北19公里。這些水壩永久性地提高了上游的水位，使河水在需要的時候被排放到灌溉渠中。這使得農民一年種植兩種甚至三種作物成為可能。1901年，另一座大壩在下游很遠的地方修建，1902年，在開羅和亞斯文之間修建了一座大壩。後來，在上游又修建了幾座水壩。1902年，阿斯瓦安修建了一座更大的大壩，而尼羅河大壩中最大的一座，亞斯文高壩，於1970年建成。
印度河及其支流也被築壩。第一座大壩是曼格拉大壩，位於巴基斯坦印度河支流傑盧姆河上。它於1967年竣工。塔貝拉大壩，也在巴基斯坦和印度河上，建成於20世紀70年代中期，大壩高148米，壩頂長2745米。印度的比斯大壩與塔爾貝拉大壩的竣工時間大致相同。它在印度河的東部支流比斯河築壩，高133米，長1952米。
其他大河也修建了水壩。橫跨土耳其幼發拉底河的卡拉卡亞大壩高180米，長394米。它於20世紀80年代中期建成。
除了在需要的時候放水，水壩還可以防止災難性的洪水，所有大型的現代水壩都有渦輪機，利用水流來發電。但也有缺點。一些人工湖抬高了地下水位，導致周圍土地內澇和鹽漬化。納賽爾湖(Lake Nasser)也曾發生過這種情況，位於亞斯文大壩後面。水壩將以前沉積在下游洪水氾濫的土地上的淤泥截留起來。農民必須購買肥料，以彌補淤泥中植物養分的損失。當河口附近曾經堆積的淤泥停止到達時，海岸侵蝕通常會加劇。減少海水的流入可以讓海水深入內陸，就像尼羅河三角洲發生的那樣。然而，控制這些河流的好處遠遠大於問題。自1971年阿斯瓦大壩投入運行以來，埃及小麥產量增加了378%，玉米產量增加了273%，大米產量增加了237%。
亞斯文高壩
亞斯文是一座埃及城市，位於尼羅河東岸，開羅以南約885公里。這座城市位於埃列芬尼島(也稱為耶齊拉阿斯瓦安)對面，那裡有一個修復過的尼祿計。在Asw´上游約5.6公里處，花崗岩的露頭形成了一個瀑布，被稱為“第一瀑布”。在第一個的南面還有五個白內障。
亞斯文是尼羅河築壩的合適地點。第一座亞斯文大壩建於1902年，隨後在1908年至1911年和1929年至1934年間擴建了兩次。大壩有四個船閘，可以讓船隻通過，第二次擴建後，花崗岩壩牆長2.4公里。在它後面，一個湖向上游延伸240公里。當河水氾濫時，多餘的水通過牆內的180個水閘排出。壩牆內的一座水電站，裝機容量為345兆瓦，於1960年投入運行。
一個更大的水壩工程始於1960年的亞斯文。亞斯文高壩位於原亞斯文大壩上游6.4公里處，為尼羅河沿岸的所有下游農場提供全年灌溉。高壩是由西德和蘇聯工程師設計的。這項工程耗資10億美元，於1970年竣工。總統於1971年1月正式為大壩落成。
當這項工程開始時，埃及總統是納賽爾，而阿斯瓦水壩後面的湖被稱為納賽爾湖。該湖長499公里，伸入蘇丹201公里，平均9.6公里寬。埃及和蘇丹共用湖水。
河流分流
大多數沙漠遠離一條可以供水使其開花的河流，但在某些情況下，可以通過改變河流的流向將水引入沙漠。然而，這是一個危險的操作，而且有很多地方會出錯。
在1905-2006年，有人試圖將位於加利福尼亞和亞利桑那州交界處的科羅拉多河改道，注入灌溉渠，使科羅拉多沙漠的一部分地區能夠耕作。不幸的是，這次行動由於一場大雨而失敗了，工程師們失去了控制。這條河改變了方向，16個月的時間裡，河水湧入了索爾頓海槽，這是一個覆蓋著鹽分的盆地，面積達2萬1652平方公里，曾經是湖床。這條河終於恢復了原來的河道，1907年修建了堤壩來控制它。這次行動使部分海槽淹水，形成了索爾頓海。索爾頓海的表面積為987平方公里，平均深度為9.5米。它靠農田排水和一些小溪流補給，但水分僅通過蒸發而流失。因此，它的水越來越鹹，現在比海水還鹹。水也受到污水的污染，藻類大量繁殖，並且含有細菌和病毒，這些細菌和病毒導致了魚類和鳥類的嚴重疾病。索爾頓海洋管理局的科學家們正在採取措施改善海洋狀況，但這是一項艱巨的任務。
20世紀20年代，蘇聯當局決定，蘇聯應該成為世界上主要的棉花出口國之一，這種棉花種植在乾燥的柯爾克孜大草原上的農場上，哈薩克斯坦現在是一個獨立的國家，但當時是蘇聯的一部分。農場擴大了，灌溉渠也安裝好了，為棉田服務。灌溉是必要的，因為該地區的年平均降雨量只有127mm。幾年之內，蘇聯成為繼美國和中國之後的三大棉花出口國之一。到了20世紀50年代，農場需要更多的水，因此修建了更多的運河，從哈薩克斯坦的錫爾達裡亞河和烏茲別克斯坦的阿姆河取水。運河沒有襯砌，大量的水在到達棉田之前就被沖走了。儘管如此，仍有足夠的糧食運到農場維持生產。大量的水被移走了，河流被有效地轉移到了農田。
直到他們改道，錫爾德拉河和阿姆河流入鹹海。鹹海的表面積為6萬平方公里，是世界上第四大湖泊，但這兩條河流的分流減少了流入大海的水量。沙漠氣候的蒸發量很大，冬季寒冷，但夏季平均溫度超過27°C，鹹海開始穩步收縮。
大海總是很淺。在改道之前，它的平均深度是53英尺(16米)，儘管在某些地方它要深得多，它還散佈著一千多個島嶼。鹹海現在已經失去了它曾經擁有的80%的水，變成了兩個海洋，大鹹海和小鹹海。如果它繼續失水，到2010年左右，它將只有三個小湖泊。曾經是海港的城鎮現在離海很遠，結著鹽的漁船不協調地躺在沙漠中看不到大海。
隨著水的體積減少，海水變得更鹹，鹽分沉積在蒸發的陸地上。大多數魚都死了，風把幹鹽吹過田野。灌溉系統一直是浪費。從無襯砌管道排出的水和向作物施用過量的水，共同提高了地下水位。這導致了鹽鹼化和受鹽污染的飲用水。棉花種植繼續，但產量下降。
許多國家的科學家和工程師正在合作制定恢復鹹海的計畫，但這需要很長時間。改善灌溉系統以減少浪費最終會使地下水位下降，然後可能會沖洗掉土壤中多餘的鹽分。
正在考慮的一種方法是從兩條河流(Ob'和Irtysh)取水，這兩條河向北流入西伯利亞北部海岸外的卡拉海。這個想法最初是在20世紀50年代提出的，作為向中亞沙漠提供灌溉用水的一種手段。這將包括在這兩條河流上築壩，並修建一條運河將水向南輸送。環境科學家強烈反對。他們擔心，轉移這麼多的水可能會導致卡拉海冬季的冰持續更長時間，導致大面積氣候惡化，而轉移淡水將導致卡拉海變得更鹹。該計畫最終被放棄，但在2003年5月又恢復了，目前正在積極研究中。
索爾頓海和鹹海的經驗表明，儘管改道灌溉沙漠似乎是一個直截了當的提議，但其後果可能是災難性的。
農業綠洲與人工綠洲
尼羅河流域的農民們幾千年來一直保持著埃及文明的發展，大多數到埃及旅遊的遊客都會探索尼羅河及其城市，但不會再走遠。但是埃及的大部分土地位於尼羅河以西，儘管在撒哈拉沙漠，但仍有人居住和耕種。埃及政府鼓勵在西部地區開發新山谷，該地區占地376505平方公里，占埃及總面積的三分之一以上。目前，有15萬人居住在那裡，但隨著新山谷的發展，未來幾年的人數肯定會增加，最終在重要性上可與尼羅河流域相媲美。
綠洲通常被描繪成一個小水塘，周圍是草和棕櫚樹，在充滿敵意的沙漠中提供了一個寧靜的島嶼。綠洲被精心培育，幾乎就像花園一樣，給許多人以天堂的形象。有些綠洲是這樣的，但另一些綠洲要大得多，包括大村莊、農場，甚至工廠，還有花園。例如，沙烏地阿拉伯的阿爾哈薩綠洲占地12000公頃，而尼羅河以西322-483公里的新山谷則包含了更廣闊的綠洲。
新山谷包括三個大綠洲，Kh′arga、Dakh la和Farafra，以及幾個較小的綠洲。該地區的首府是埃爾哈爾加市，有一個工業區、航空港和通往尼羅河流域城市的公路和鐵路。在埃爾哈爾加的中心有一個婦女抱著她的孩子的雕像。女人代表埃及，她的孩子代表綠洲。
流域內礦產資源豐富，有大理石、石灰石、花崗岩、適合制玻璃的砂石、磷礦石等，是磷肥磚的原料。這也是一個肥沃的農業區。綠洲已經有人居住了幾千年，有許多歷史遺址和古跡。這些農場占地約2萬1000公頃，每天從1170多口水井中供水，這些水井每天提供260萬立方米的水。
新山谷項目旨在擴大耕地面積，利用尼羅河上一座高壩後面的一條運河，開墾88.2萬公頃的沙漠。專案的第一階段已經開始了。大多數沙漠都有綠洲，但有些是部分或完全人工的。例如，卡塔庫甘是烏茲別克斯坦一個有近6萬人口的城市，它在18世紀成長為一個圍繞自然綠洲而建的貿易和手工業中心。今天，一個現代化的水庫儲存著澤拉夫山河的水，為農場供水，並提供娛樂設施。事實上，綠洲已經擴大了進口水。烏茲別克斯坦大部分地區是沙漠，但它的河流為城市和周圍的農場提供水源。
地下深處往往有水，沙漠裡的人們很久以前就知道有辦法到達那裡。他們建造了地下水道，稱為卡納茨、福加拉或蓋雷斯，以及其他根據語言而定的名稱，引導水進入窪地，在那裡它浮出水面灌溉農田和供應飲用水(見第202頁的側欄)。沒有人知道第一批卡納特是什麼時候建造的，但它可能是幾千年前的事了。它們可能是在伊朗發明的，在那裡新的還在製造中。這一想法在東、西兩個卡納特地區傳播開來，為穿越戈壁的商隊路線上的一些綠洲提供了水源。
當然，挖運河輸水會更容易、更安全。古伊朗人知道，一條穿越炎熱、多風的沙漠、暴露在空氣中的運河，會因蒸發而流失大量的水分。另一方面，一條地下運河將把所有的水輸送到需要它的田地。
綠洲一直允許人們生活在原本不適合居住的沙漠中。如果能找到把水引入沙漠的方法，它很可能被用來建造新的綠洲。
改善灌溉
以色列南部呈倒三角形，西側與西奈半島接壤，東面與約旦河谷接壤。這個地區被稱為內蓋夫。現在，這個名字僅僅是“南地”的意思，但它來自希伯來語動詞詞根，意思是“乾燥”。內蓋夫是一個乾燥的地方，儘管不是所有的地方都是沙漠。在北部的貝爾謝巴附近，每年8到12英寸(203-305mm)的降雨量使得農場可以不用灌溉就種植穀物。然而，在更遠的南部，平均降雨量只有76–102mm，而位於三角洲南端的埃拉特(Eilat)每年的降雨量只有25mm。然而，這些都是平均值，而且整個內蓋夫的降雨量每年都有很大的變化。當有雨的時候，雨水通常會在強烈的風暴中到達，這會導致山洪暴發，但對農民來說用處不大，因為雨水流失得太快了。
在羅馬時代，內蓋夫是一個不同的地方。當時的氣候可能和現在一樣乾燥，但是南部的南部地區卻佈滿了繁榮的農場，為羅馬帝國提供糧食。農業是可能的，因為一個叫納巴塔人的人找到了一種節約用水的方法。
納巴塔人建造了梯田，每一層都被一道用石頭砌成的矮牆包圍，一層一層地從山坡上下來。每次下雨，水就從山坡的上部流下來，浸到最上層的梯田裡，直到它們完全飽和，水面上都是水。當水位上升到足夠高的時候，它就會溢出圍牆，流到下面的梯田上，然後流到下面的梯田上，直到到達最下面的梯田。然後把剩下的水排到地下蓄水池裡，供以後使用。納巴塔人確實使沙漠開花，但當阿拉伯人在7世紀入侵該地區時，這個系統被放棄，南部的南部地區又變成了沙漠。
沿著印度和巴基斯坦之間的乾燥邊界，距離塔爾沙漠不遠，季風氣候在短時間內帶來了全年的降雨。以印度拉賈斯坦邦的比卡納為例，每年平均降雨量為294mm，但超過一半的降雨量出現在7月和8月。世界這一地區的農民已經開發出一種節水技術，這種技術類似於納巴塔人多年前發明的技術。
村民們在山谷中築起了土壩。在雨季，水流下陡峭山坡的水會在水壩後面積聚起來，在一段時間內，每個水壩後面都有一個人工湖。雨停後，水會滲入地下，當地表不再有水時，農民們種植小麥和鷹嘴豆。向下浸透的水與地下水匯合，繼續緩慢下山，填滿在地下沉井，在一年中的其他時間為灌溉提供水源。
納巴泰和印巴兩國的系統不僅僅是節約用水。它們還保護土壤及其肥力。奔騰奔騰的水流沖走了它穿過的土壤。當石牆或土壩檢查其進度時，它攜帶的土壤會作為一層豐富的淤泥沉積到地表。
梯田只能在降雨主要發生在短時間、強風暴的丘陵地區蓄水。在其他地方，農民必須用不同的方法來提高灌溉效率。許多國家已經安裝了滴灌或滴灌系統，這種系統在炎熱乾燥的氣候下運行良好。它在以色列被廣泛使用。
水是沿著直徑為13-25mm的塑膠管輸送的，管道上每隔一段距離有一個小孔，稱為發射器。每小時從每個滴頭滴下的水不超過3.7公升，並直接輸送到作物旁邊的土壤中。發射器的間距可以根據作物的不同而變化。一棵葡萄藤可能需要一到兩個發射器，而一棵果樹可能有八個，輸送管道圍繞著它鋪設。在氣候很熱、蒸發率高的地方，管道通常埋在地下。
灌溉用水常加肥料。滴灌可以嚴格控制肥料的用量，並以一定的速率緩慢地將肥料直接輸送到植物根部周圍的土壤中。這是一種高效的施肥方法。
滴灌的缺點是滴頭容易堵塞。水在進入管道之前必須進行過濾，以將風險降到最低，如果管道破裂或發射器堵塞，設備將顯示出損壞的跡象，除非損壞得到迅速修復，否則可能會丟失。
這種灌溉系統也可以在濕潤區域邊緣的土壤中沉積鹽分。它的發生是因為沒有必要承擔淨化灌溉水的費用，使之達到足以滿足家庭用水的標準。水含有鹽，事實上，它可能相當咸，當水蒸發時，鹽分會沉積在土壤中。作物周圍的土壤始終保持濕潤，因此鹽分不會累積到傷害作物的程度，因此問題並不嚴重。
坎兒井
坎兒井-卡納特qanat是阿拉伯語和土耳其語中的一種人工地下河系統的名稱，它為村莊社區提供飲用水和灌溉用水。在北非，柏柏爾人叫他們福加拉；在普什圖語(伊朗語)中，他們叫蓋雷斯。類似的水道遍佈亞洲乾旱地區，一直延伸到中國西部，西班牙還有摩爾人建造的坎兒井的遺跡。它們在伊朗中部最常見。這項技術非常古老。中國新疆也廣泛使用。
建立和維護一個坎兒井系統是勞動密集型的，而且非常費力。幾個世紀前，奴隸們完成了這項工作，當奴隸制度消失時，許多河道都倒塌了，消失了。今天，當地人建造和維護卡納特。
沙漠地表以下的含水層中經常有水流過，規劃坎兒井的第一步是確定地下水的位置。蓄水層的水位必須高於它所能供應的土地，因為水會從山上往下流。必須有足夠的水在大約10小時內將井灌至2米的深度，並且流量必須可靠，全年持續。
一旦確定含水層的位置，要麼在山坡上打一口井，直到找到水，要麼注意到斜坡底部的濕土塊，下一步就是沿著卡納特河每隔一段時間挖通風井。豎井的寬度剛好可以讓一個人工作，通常有15-21米深，儘管有些豎井的深度超過45米。然後工人們挖出地下通道。他們挖掘的材料通過通風井用皮桶運走，然後在每個豎井的井口周圍建一個土堆，以防止偶爾的洪水把泥土沖進河道。在有塌方危險的地方，石工支撐著管道的屋頂和豎井的側面。
一個有錢的人，他為測量和建造坎兒井提供資金，擁有流經坎兒井的水，並向村民收取使用費。如果村民自己建造坎兒井河，他們就擁有水。
每年必須清除掉掉在坎兒井的碎片。承包人可以承擔這項工作，但通常是村民自己幹的。男孩經常被使用，因為他們比成年男子有更大的活動空間，但是通道或通風井也有坍塌的風險。
海水淡化
當水蒸發時，只有水分子進入空氣中。溶解在水中的物質會留下來。這就是導致鹽鹼化的原因，但它也表明，如果讓水蒸發，使蒸汽凝結成液體，冷凝水將是純淨的，其溶解的鹽分已經被除去。這個過程被稱為蒸餾，幾千年前人們就知道了。亞里斯多德提到它是從海水中獲得純淨水的一種方法，幾個世紀以來，蒸餾被用來分離在不同溫度下蒸發的化學物質。除去溶解的鹽以獲得適合飲用的水被稱為脫鹽，蒸餾是應用最廣泛的脫鹽技術，儘管它不是唯一的一種。
1869年，英國人在葉門的亞丁建造了一座蒸餾廠，為停靠港口的船隻提供飲用水。今天，大約75%的淡化水是在中東生產和使用的，位於沙烏地阿拉伯Al-Jubayl的蒸餾廠每年生產47億公升。美國的產量約占世界總量的10%。
大多數海水淡化廠，包括朱拜爾的海水淡化廠，都採用多級閃蒸工藝。海水通過一個管道進入，管道通過一系列的腔室，在那裡管道是捲曲的。管道中的水是冷的，而室內的水蒸氣則凝結在水上，滴落到一個容器中，作為淡水被管道帶走。海水管通過最終腔室後，經過加熱器，加熱器的溫度升高至90°C。然後將加熱的水噴入第一個腔室。室內壓力低於管內壓力，壓差使水滴瞬間蒸發。這是閃蒸，它提供冷凝到冷管上的蒸汽。由於海水中的淡水已經被清除，剩下的海水現在要鹹一點。它進入第二個腔室，那裡的壓力比第一個低。一些水再次蒸發並被收集起來。這個過程是重複的，它是多階段的，直到殘渣濃縮成鹽水。一些海水淡化廠採用長管垂直蒸餾工藝。原理是相似的，但是這些腔室是垂直的管子，蒸汽用來加熱和汽化鹽水。
冷凍還可以將水從溶解在其中的物質分離出來，一些海水淡化廠也採用這一原理。在一個版本中，海水被冷卻到幾乎凍結，然後噴射到壓力較低的腔室中。一些水蒸氣會立即變大，吸收周圍水中的潛熱。一部分水結冰，冰和鹽水的混合物落到艙底，然後被管道輸送到第二個艙，在那裡鹽水和冰分離。第一個艙裡的水蒸氣被壓縮，迫使它凝結成淡水，用來沖洗冰上剩餘的鹽水並使其融化。融化的冰被收集成淡水。
或者，在第一個腔室中，海水與製冷劑(例如丙烷或丁烷)混合，該物質在高於0°C的溫度下蒸發。製冷劑蒸發，吸收水中的潛熱，有些水會結冰。冰和鹽水被分離，冰被帶到第二個房間，在那裡被沖洗，然後從那裡進入第三個房間。製冷劑通過管道從腔室頂部排出並壓縮。這使它變得緻密並提高了溫度。仍然在管道中，溫暖的製冷劑融化第三個腔室中的冰，然後返回到第一個腔室與新一批海水混合。
反滲透是一種完全不同的方法來分離鹽和水。如果一個允許水分子通過而不是其他分子通過的膜分離出兩種濃度不同的溶液，水將從弱溶液到強溶液通過膜，直到兩種溶液的濃度相同。這個過程被稱為滲透，它的發生是因為滲透壓將水分子拉過膜。如果對強溶液施加足夠的壓力，那麼水會以相反的方向穿過膜，從濃溶液到弱溶液。這是背面的滲透作用。這個過程被用來獲得淡水，但只能從比海水咸的水中獲得。
海水淡化廠需要定期維護，以保持管道和表面不受因水蒸發和礦物質殘留而聚集在其上的水垢。去除淡水也會留下鹽分非常高的鹵水殘留物，必須小心處理，以免造成污染。
所有的脫鹽過程都使用能源，因此脫鹽的水是昂貴的。科學家和工程師正在研究如何更有效地利用能源，降低海水淡化的成本。這在小型工廠中已經是可行的。在炎熱的沙漠國家，太陽能足以運行簡單的蒸餾廠，適合為家庭或小社區提供飲用水。
用冰山澆灌沙漠作物？
冷凍使純水與溶解在其中的任何物質分離。因此，漂流在高緯度海洋上的冰山是由淡水組成的，它們代表了大量的水。每年進入北極水域的冰山幾乎都來自格陵蘭島沿岸的冰川，它們含有約280立方公里的水。那些進入南極水域的水大約有1250立方公里的水。它是非常純淨的水。事實上，如此純淨，以至於紐芬蘭聖約翰市的一家公司銷售瓶裝的融化冰山水。
在高緯度地區有如此多的固體、純淨的淡水，以及如此之多的沙漠社區極度缺水，使用冰山的想法已經爭論多年，這一點也不足為奇。一座南極冰山，絕不是一個巨大的冰山，它所含的水量達3200萬公噸。這足夠供應一個50萬人口的城市一年。
顯然，運輸這些水的方法是把輸水連線到冰山上，然後把它拖到一個港口，在那裡它可能會碎裂，融化，然後用管道輸送到水庫。不幸的是，有一個問題，因為一旦冰山進入溫水，它就會迅速融化。在將冰山從南極圈南部拖到澳洲所需的時間內，50%至80%的冰山已經融化。冰山的使用只是一種手段。事實上，它們需要重約3.18億公噸。拖一塊這麼大的冰需要幾艘非常強大的海上拖船。這些船將消耗大量燃料，因此，水將非常昂貴。對於那些在沙漠邊緣需要它的窮人來說，這可能太貴了。
還有一種選擇。居住在人口稠密的小島上的社區往往缺水，因為即使雨量充沛，他們也缺乏修建水庫的空間。這些社區中的一些現在得到了水的供應，這些水是用船隻拖拽的巨大塑膠袋從大陸運來的。冰山的運輸方式也大致相同。
從船上取出的塑膠布會在自身重量的作用下下沉，並通過海流的自然運動或通過纜繩的牽引在選定的冰山下方移動。沿著冰蓋邊緣的管子會膨脹，使邊緣露出水面，從而包裹住冰山的底部。然後，在冰山的頂部鋪設更多的薄板，並將其焊接到較低的薄板上，以形成防水密封。然後，冰山將被完全封閉在一個塑膠袋裡，塑膠袋可以被拖到任何需要水的地方。不必著急，因為冰融化了，冰就不會結冰，因為它裝在一個不透水的袋子裡。這也意味著不需要考慮因融化造成的損失，因此可以捕獲較小的冰山。這種袋子還可以防止海水污染冰或水。
這次行動將使用燃料，因此水將相當昂貴，但在其他方面不會損害環境。塑膠可以再利用或回收利用，除非所有的冰川和冰蓋都融化了(這在不久的將來是不可能的)，否則冰山的供應是取之不盡的，冰山從冰原邊緣和冰川末端自然破碎。使用冰山的速度要比自然生產的速度快是不可能的，因為在它們掙脫之前，它們是無法被移除的。
就像海水淡化廠的海水產生的水一樣，融化的冰山產生的水需要從海岸流到需要的地區。通過管道、鐵路或公路運輸會大大增加成本，使用這種水源來供應人們可能被認為是不經濟的住在幾千英里的內陸。然而，對於那些方圓幾百公里以內的人來說，終有一天，冰山可能會成為家庭用水和灌溉用水的可靠來源。
旱作農業
每隔22年左右，北美大平原就會遭受乾旱。乾旱發生在1950、70、90年代，但現代最嚴重的乾旱發生在1930年代。農作物歉收，土壤乾枯，風把土壤連同農民播種的種子一起吹走。1934年夏天，一團4.8公里高的塵埃雲覆蓋了350萬平方公里的區域。沙塵落在離海岸480公里的船隻上，被灰塵嗆住的鳥倒在地上死了。受這場災難影響的大平原地區被稱為沙塵暴。
農民和農業科學家吸取了沙塵暴年代的教訓，當降雨捲土重來時，耕作方法發生了變化。為了讓天然的草原草恢復生長，一些地區還沒有進行播種。乾旱是一種自然現象，草原上的草和草本植物能夠存活下來，它們的根把土壤粘在一起，防止被風吹走。
大平原的氣候即使在乾旱年份之外也是乾旱的。儘管如此，早期的歐洲探險家發現幾個美洲土著部落在不依賴灌溉的情況下成功地耕種了土地。當歐洲殖民者開始耕種土地時，他們使用他們在更東部氣候更濕潤的地方學到的技術，並挖掘灌溉管道來提供作物所需的水。早年，他們為了養活自己不得不拼命工作，以至於沒有時間嘗試其他的耕作方法。然而，現在一個水庫的灌溉系統就會破裂，或者說會失去灌溉系統。農民們注意到，當這種情況發生時，收成大大減少，但並沒有完全喪失。
19世紀60年代早期，一批斯堪的納維亞定居者在猶他州貝爾河城附近開墾土地，取得了突破。他們用來灌溉莊稼的水是鹼性的，莊稼歉收了。由於只有有毒的水，農民們做了他們唯一能想到的事情。他們農場周圍的土地上長著山艾樹。他們在這片土地上耕耘，一邊把山艾樹的植物混入土壤，一邊播種，一邊期待著最好的結果。試驗成功了，他們獲得了一個好收成。他們設計了他們自己的旱作農業。
在19世紀隨後的幾十年裡，美國各地正在建立的農業學院對旱作農業的可能性進行了更深入的探索。在猶他州、加州、華盛頓州和科羅拉多州，旱作農業技術是獨立發展起來的。在沙塵暴發生後的幾年裡，旱作農業技術在更大範圍內被採用。今天，旱作農業在降雨量稀少和不可靠的地區得到廣泛應用。在一個真正的沙漠裡，即使是一場小雨也很少見，但它確實使在年降雨量小於305mm的氣候條件下無灌溉耕作成為可能。
旱作農業首先選擇一種能忍受乾旱條件的作物，例如小麥，而不是土豆。旱作農業有幾種形式，但它們都是通過徹底翻耕土壤來保持水分的，包括一段休耕期。在可能的情況下，秋天犁地，土壤一準備好就播種。莊稼一經收割，土地就休耕，通常休耕三年。一整片田地可以荒蕪，或者作物可以長在由未開墾的條帶隔開的寬條帶上，每年都要移動收割的帶。野生植物生長在休耕地上，不時地被犁入土壤。植物收集水分，在它們有時間通過運輸流失水分之前，耕作會將它們的濕潤組織埋藏起來。在休耕期結束時，部分腐爛的野生植物將釋放足夠的水分到土壤中，以維持下一季作物的生長。
當然，旱作並不是北美獨有的。世界上許多地方的農民已經找到了在乾旱氣候下不用灌溉種植作物的方法。利用適應氣候條件的現代作物，可以進一步發展傳統的旱作農業方法，以提高糧食產量和生活在世界沙漠邊緣的農業社區的繁榮。
走廊農業
相思樹屬於豆科，與豌豆、大豆、花生、大豆和扁豆屬於同一植物科。它們都是豆科植物。這意味著它們的根分泌出吸引根瘤菌的化學物質。這些細菌滲透到細根毛中，並分泌出另一種化學物質，使根長得更長，捲曲在細菌周圍。當細菌菌落和根繼續生長時，根上會形成一個根瘤。根瘤在根間清晰可見。它們看起來像地圖針頭大小的白色或灰色“塊狀物”。根瘤菌將大氣中的氮轉化為植物能夠吸收的可溶性氮化合物。氮是所有蛋白質的主要成分，所以它是必需的營養素。如果土壤條件適合它們，細菌“固定”的氮比細菌或它們的寄主植物所能利用的多得多，它們把多餘的氮濃縮到土壤中，供其他植物利用。通過這種方式，豆類作物提高了土壤的肥力，大大減少了農民在同一塊或相鄰的土地上種植其他作物所需的肥料量。
任何種類的樹木都能為土壤和農作物提供擋風的地方。農民經常為此種植樹木，作為防護林。風蝕在乾燥氣候中是一個嚴重的問題，樹木帶有助於減少侵蝕。如果這些樹在提高土壤肥力的同時，它們會加倍有用。
利用樹木為土壤提供庇護所和養料構成了被稱為走廊農業或小巷種植的農業體系的基礎。樹木成行生長，農作物成行生長。因此，作物生長在一條綠樹成蔭的走廊或小巷裡，因此得名。作物在雨季開始時播種，一成熟就收穫，但樹木在旱季繼續生長。旱季結束時，樹木幾乎被砍倒到地面。這項技術被稱為覆銅，鼓勵許多嫩枝從樹樁上生長。該系統同時生產一種傳統的農作物，當樹木被砍伐時，樹葉可以喂給牲畜，也可以用來製造小物品或作為燃料燃燒的木材。覆銅不但不會傷害樹木，反而會延長樹的壽命，使樹變得更矮、更茂密，從而增加它所產嫩枝和葉子的數量，使之成為更有效的防風林。
使用了幾種樹木和作物的組合。在印度拉賈斯坦邦東部，靠近塔爾沙漠，農民們在當地被稱為khejri或jandi的桉樹走廊裡種植穀子。在薩赫勒地區和東非乾旱地區，蘋果環相思樹，也被稱為冬季刺和駱駝刺(Alhagi maururum)，生長在其他穀類作物旁邊。在中東的一些地方，綠豆(Vigna radiata)生長在傘形刺或以色列巴布(Acacia tortilis)旁邊—歷史學家認為，這可能是製造聖經約櫃的木材。普羅梭皮斯和費德比是與相思樹關係密切的豆科小樹。
蘋果環相思樹特別有用，因為它有一個不尋常的習慣：整個旱季都會結出葉子，雨季開始時就會脫落。動物可以靠樹葉和嫩枝為食，度過乾旱季節，食物匱乏。這棵樹的枝條也可以在不損失其營養價值的情況下儲存。
走廊農業最早是為潮濕地區開發的，在那裡它可以防止土壤侵蝕，特別是在陡峭的山坡上，但在乾燥的氣候條件下也被證明是非常成功的。這是一種允許農民一起種植農作物和牲畜的技術。它改善了土地，減少了水土流失，增加了農業產量，從而促進了農業社區的繁榮。
適應乾旱氣候的新作物
生物學家認為大約有27萬種植物。我們只培育了所有這些物種中的一小部分。禾本科植物是我們的主要食物。大約有9000種草，但我們只使用了大約20種，其中小麥(4種)、燕麥、黑麥、大麥(2種)、水稻(兩種)、玉米、甘蔗、小米(約10種)和高粱。豆科(蠶豆科)更大，大約有16400個成員。豆類富含蛋白質，營養價值很高，但我們只種植了大約20種豆類(約9種)、蠶豆、傑克豆、豌豆、蘆筍豌豆、豇豆、扁豆、大豆、扁豆、花生、鴿子豆、鷹嘴豆、竹花生、苜蓿和三葉草，這些都是用來餵養牲畜的。
這些作物中的大多數很難在乾燥的氣候條件下生長，因為它們需要充足的水，科學家們正在探索沙漠的替代作物。到目前為止，他們已經找到了幾個。有些已經在當地種植，但可以廣泛種植。另一些是野生植物，可以馴化。
莧菜是一種廣受歡迎的植物，也被稱為香蒲，風滾草和印加小麥。籽粒莧是一種富含氨基酸的可食用植物，其中氨基酸是人體必需的。莧菜在中美洲和南美洲自然生長，一直被用來種植種子，直到進口穀物取代了它們。原產於墨西哥的王子羽毛有可食用的葉子和種子。
棘球蚴與水稻和穀子相似，有叢林稻、薩馬穀子、日本穀子和模仿雜草的水稻。顧名思義，有些是麻煩的雜草。管道小米(E.turnerana)是不同的。它能產生高營養的種子，並且只需一次澆水就可以生長良好，這使得它在乾旱氣候下具有潛在的價值。穀子在澳洲野生生長。
一種名為奎奴亞藜或奎奴亞藜的安第斯植物，是植物蛋白質最豐富的來源之一。像莧菜一樣，藜麥是為了種子而種植的，直到進口穀物取代了藜麥，藜麥仍然在玻利維亞、智利、厄瓜多爾和秘魯的山區種植。它的種子被包裹在一層極其苦澀的外層。這可能是對昆蟲和鳥類的一種防禦措施，這種特性可能使植物易於生長，而不需要殺蟲劑，而且洗滌可以去除苦味。
水牛葫蘆，也被稱為模擬橘子和辣椒(Cucurbita foetidissima)，富含油脂和蛋白質(它們的根具有通便作用)。它們生長在美國西南部和墨西哥的乾旱荒地，對乾旱有很強的耐旱性。它們也很有生產力。一株植物平均能結出60個果實，其中含有1.15公斤的種子。除了果實，水牛葫蘆還生長一種澱粉質的地下塊莖，在塊莖裡儲存水分。經過兩個生長季節，塊莖重約32公斤，澱粉含量相當於20種生長在潮濕、排水良好的土壤中的馬鈴薯植株。
顯然有許多鮮為人知的植物在乾旱地區有很大的潛力。並非所有這些都是食用植物。香根草，也被稱為khus和cuscus(香根草zizanoides)，是一種熱帶草，看起來很像生長在印度的潘帕斯草。它的幹根澆水時散發出一種怡人的香味。它們被編織成墊子和籃子等物品，用於製造香味。香根草是一種非常堅韌的植物，可以在陽光、陰涼、雪地裡生存，甚至可以浸泡在水中，它也生長在沙漠中。一排排排種植在與等高線平行的山坡上，很快就會合並成一個足夠堅固的屏障來檢查土壤的運動，從而防止水土流失。
尋找能在沙漠環境中茁壯成長的植物是一項緩慢的、勞動密集型的工作，沒有成功的保證。另一種選擇是改造現有的植物，以幫助它們忍受惡劣的環境。許多沙漠土壤都是鹹的，有些是因為它們是很久以前乾涸的海床，另一些是因為不完善的灌溉系統導致了鹽鹼化。植物在植物學上被稱為鹽生植物-“嗜鹽者”-鹽土中呈面粉狀。如果它們的耐鹽能力可以培育成有用的作物，那麼農業可以擴展到那些鹽鹼地。有些植物比其他植物更能經受乾旱，如果作物植物能夠獲得這些抗旱特性，沙漠農場對灌溉的需求就會減少。這將降低農作物生產成本。
植物育種家多年來一直致力於培育這種作物品種。然而，傳統的植物育種是緩慢的。為了安全地建立所需的特徵，這些植物必須生長並相互雜交許多代，這樣它們就不會在隨後的幾代商業植物品種中消失。今天，基因改造技術大大減少了所需的時間。同時，基因改造提供了更廣泛的機會，可以在不同物種的植物之間轉移理想的和可遺傳的性狀，甚至可以將從根本不是植物的有機體中提取的性狀插入栽培植物中。
到目前為止，基因改造主要用於培育對害蟲有更強抵抗力的作物，並且可以減少除草劑的使用量。在未來的幾年裡，將有一些作物經過改良，在今天根本無法耕種的土地上生產營養食品。
基因改造
生物體的大多數物理特性是由幾乎所有細胞細胞核中的染色體所包含的基因決定的。基因是由去氧核糖核酸(DNA)串成的兩條互補鏈組成，這些鏈以螺旋形纏繞在一起。當細胞分裂時，兩條DNA鏈分開，細胞中的分子將自身附著在未配對的鏈上，以重組螺旋對，兩個子細胞都會收到一整套攜帶基因的染色體。一個染色體包含許多基因，這些基因被端到端連接在一起，中間穿插著沒有遺傳信息的DNA片段。當植物或動物繁殖時，每一個親本都會貢獻一組DNA鏈，這些DNA鏈結合在一起，在後代中產生一組成對的DNA鏈。
傳統上，植物育種家開發新品種的方法是選擇具有理想特性的單株植物，並與現有品種的成員一起繁殖，希望將理想的性狀轉化為後代。然後繁殖者將後代與另一個或他們的父母之一雜交。在新品種準備商業化種植之前，這個過程必須重複多次。因為它涉及到繁殖，顯然它只在同一物種的成員之間起作用。
育種家也會誘導突變基因的改變，以產生全新的性狀。他們通過將植物暴露於能引起突變的化學物質中，或者用輻射轟擊植物來達到這一目的。這是一個偶然或失敗的過程，但如果一個有用的特徵出現，它可以通過常規育種轉移到其他品種。
在20世紀70年代，科學家學會了如何識別與特定性狀有關的基因或基因組，從一個生物體的細胞中移除這些基因，並將它們插入另一個生物體的DNA中。這被稱為基因改造，或基因工程。
例如，現代的小麥和水稻品種比老品種矮得多。這使得它們能夠支撐較重的穀穗，而不會在遭受風雨侵襲時摔倒或倒伏。這些品種是在多年的育種計畫中用傳統方法培育出來的。今天，通過鑒定使特定植物短莖的基因，提取它，並將其插入產生重穗的植物中，同樣的結果可以更快地實現。
除了比傳統育種更快之外，基因改造更精確。傳統的育種將成千上萬的基因從一個有機體轉移到另一個有機體。如果這些基因中的一些具有不良特性，就需要進一步的育種來消除它們。基因改造只操縱一個或幾個具有已知特性的基因。
基因改造有幾種形式。它可以增加或減少某些基因的活性，而不需要將基因從一個有機體轉移到另一個有機體。如果真的涉及到基因的轉移，這種轉移可能是在同一物種的成員之間，或者是在相似但不同的物種的成員之間。它也可能涉及在完全不相關的生物體之間轉移基因。一些作物品種已經通過在它們的DNA中插入一種來自蘇雲金芽孢桿菌的基因進行了基因改造。這種基因使細胞產生一種對害蟲有毒的物質。基因改造植物會產生自己的殺蟲劑，使它們能夠抵抗害蟲的侵襲。殺蟲劑已經使用了很多年，通過在作物上噴灑Bt細菌培養物，但是基因改造消除了噴灑的需要，並大大減少了殺蟲劑進入環境的數量。
極地食物
在北美洲和歐亞大陸的北部邊緣，有一個相當於撒哈拉沙漠等低緯度沙漠半乾旱邊界的環境。氣候乾燥，季節性強。旱季是漫長的冬天，所有的水都結冰了。夏天地表解凍，有水，但夏天很短暫。植被由零散的灌木組成，高達60公分，生長在窪地裡，在那裡它們可以躲避持續不斷的風的乾燥作用。這裡有草、莎草和地衣，但也有大片裸露的岩石和礫石。這就是苔原，一個來自tundara的名字，薩米語是指一個沒有樹木的平原，在那裡地表以下的地面一年四季都處於冰凍狀態。(薩米語，或稱Lapp，是芬蘭北部、瑞典和挪威以及俄羅斯柯拉半島所說的一種語言)永久凍結層被稱為永久凍土。
傳統上，苔原人的生活方式與貝多因人和其他沙漠部落非常相似。他們擁有馴鹿群，在歐洲被稱為馴鹿。夏天，牛群在苔原上吃草，冬天它們向南遷徙，到達了橫跨加拿大北部和歐亞大陸的針葉林地帶泰加的邊緣。他們的主人住在用馴鹿皮做成的圓錐形帳篷裡。在格陵蘭島南部，養羊農民的定居生活與在遙遠的南部沙漠中發現的綠洲周圍耕種土地的農民相似。
在遙遠的北方，遊牧生活方式正在慢慢瓦解，就像在世界其他地方一樣。這種變化不是由於乾旱和政治動亂，就像撒哈拉沙漠邊界一樣，而是由於工業的逐漸普及和現代通訊的迅速擴張。礦業公司提供就業機會，並吸引當地人享受其帶來的定居生活方式。政府提供學校、醫院和其他鼓勵人們定居鄉村的服務，現代通訊電視和互聯網使人們接觸更廣闊的世界，向他們展示不同的生活方式。當年輕人長大後，他們離開去別處尋找財富。
在高緯度的北極，凍土帶以北，沒有植物生長在裸露的岩石和冰上，但海洋中食物豐富。有魚、海豹、海象、鳥和鯨魚。這些資源不太可能比現在更加集中地開發，也不太可能得到加強。當地使用的傳統需求是有限的，但對魚類的需求也要大得多。冰島和格陵蘭嚴重依賴漁業。它們以前是以鱈魚(Gadus morhua)和capelin(Mallotus villosus)為基礎的，但是像所有其他北大西洋物種一樣，這些物種已經被過度開發，現在為了保護種群而限制了捕撈量。
捕魚船隊也會訪問南極水域。南極鱈魚(Notothenia coriceps)與僅在北半球發現的真正的鱈魚種類沒有密切關係，曾經數量豐富，但被捕撈到幾乎滅絕。與鱈魚有親緣關係的冰魚也被大量捕撈。它不太可能比現在的南方海洋產出更多的食物。
磷蝦在南極洲海岸非常豐富。據信有6000萬至1.55億公噸的數量，是世界上數量最多的物種，1972年捕魚船隊開始認真捕殺它們。到20世紀70年代中期，主要來自蘇聯和日本的船隊每年捕獲約50萬公噸。然後漁獲量開始減少。如今，每年的捕獲量約為10萬公噸，主要由來自日本和波蘭的船隻捕獲。
捕磷蝦很容易。這些動物以生長在海冰下面的藻類為食。因此，它們在靠近冰層邊緣的地方被發現。問題是如何利用它們。它們的殼中含有高濃度的氟利昂，除非在肉被使用前把殼去掉，否則吃起來很危險。磷蝦腸道中的酶會使肉降解，使其不能食用。這些問題在最近幾年已經被克服，增加了擴大磷蝦漁業的可能性，並且發現了降解磷蝦肉的酶的新用途。它們現在可以被製成治療多種疾病的藥物，包括癌症和肝膽。磷蝦也被用來餵養在養魚場飼養的魚，而經過適當加工的磷蝦是一些準備好的魚菜的配料。
然而，除了磷蝦，極地沙漠或其周圍的海洋不太可能在未來幾年成為主要的食物來源。
水資源衝突
對於生活在沙漠中或沙漠附近的人們來說，水是一種珍貴的商品。沒有水，生命無法延續。農民需要它來生產糧食，製造業需要它，人們在家裡也需要它。對稀缺水資源的競爭在過去曾多次導致衝突，或者水和獲得水資源的機會被用作戰爭武器，這並不奇怪。
黎巴嫩、敘利亞、以色列和約旦都依賴從約旦河及其支流取水。1951年，約旦宣佈計畫利用亞姆烏克河的水來灌溉約旦河谷，這是從東部進入約旦的主要支流之一。這將減少進入約旦的水量。以色列的回應是排幹靠近以色列-敘利亞邊界的沼澤地，導致以色列和敘利亞軍隊發生邊界衝突。在接下來的幾年裡，以色列計畫從約旦調水灌溉內蓋夫的農場；約旦和敘利亞計畫在約旦源頭附近築壩，以色列軍隊摧毀了建築工地；1969年，以色列摧毀了約旦一條運水的約旦運河。從那時起，以色列、敘利亞和約旦就獲得水資源達成了協議，但這仍然是阻礙以色列和巴勒斯坦之間衝突解決的最具爭議性的問題之一。
埃及依賴尼羅河的水。尼羅河有兩條支流，青尼羅河和白尼羅河，在蘇丹喀土穆匯合。青尼羅河發源於埃塞俄比亞，1978年，埃塞俄比亞人提議修建大壩，為灌溉供水。這幾乎導致了戰爭，埃及繼續威脅埃塞俄比亞，如果該國不先討論此事就從青尼羅河調水，就會採取報復行動。
土耳其正在建設一系列水壩、水電站、運河和灌溉系統，作為其東南安納托利亞項目的一部分。該項目的第一階段於1992年投入運營。建成後，它將分流流經幼發拉底河的大約一半的水，使進入伊拉克和敘利亞的水量減少到目前流量的一半以下。這也為土耳其提供了強大的武器。土耳其政府威脅說，除非敘利亞停止對在土耳其南部活動的庫爾德叛軍的支持，否則將切斷對敘利亞的供水。
國家內部也發生過爭鬥。2002年9月和10月，印度卡納塔克邦和泰米爾納德邦爆發騷亂，原因是跨越兩國邊界的K′averi河的水分配問題。
這樣的糾紛絕非新鮮事。西元前2500年，拉格什城(位於幼發拉底河和底格裡斯河之間的蘇美爾)國王烏爾·拉馬(Ur lama)將水引至溝渠，剝奪了烏瑪市的供水。烏拉馬的兒子伊爾，後來切斷了對另一個城市吉爾蘇的供應。
西元前1700年左右，伊魯瑪·伊魯姆(Iluma Ilum)領導的叛軍宣佈巴比倫從蘇美爾統治中獨立出來。在隨後的戰鬥中，蘇美爾國王阿比什或阿比埃舒赫，築壩阻止底格裡斯河叛軍撤退。巴比倫在西元前695年被摧毀，當時這座城市是亞述帝國的一部分，並進行了叛亂。亞述王西拿基立將這座城市夷為平地後，改道將一條主要灌溉渠改道，讓水沖走廢墟。巴比倫恢復並建立了自己的帝國，在西元前605年到西元前562年之間，巴比倫國王尼布甲尼撒利用幼發拉底河和從中取水的運河，在城市的巨大城牆周圍築起了防禦護城河。
幾千年來，水一直是戰爭的武器和鄰國之間衝突的根源，但它也成為許多國際條約的主題。自西元前805年以來，統治者和政府之間達成了大約3600項此類協定。19世紀初之前談判的大多數協議都與航行權、捕魚權或邊界有關。自那時以來達成的一些協定涉及水本身和獲得水的權利。
今天，聯合國為解決水資源爭端提供了一個論壇。協議通常是在聯合國環境規劃署(UNEP)、糧食及農業組織(FAO)或世界銀行的主持下達成的。1997年5月，聯合國大會通過了《聯合國國際水道非航行使用法公約》。這是關於水資源管理的國際法的主要聲明。
達成協議的需要從未像現在這樣緊迫。生活在80多個國家的17億多人，有時或一直在經歷缺水。儘管全球人口規模正在穩定，但在未來一段時間內，生活在許多沙漠地區的人口數量可能會繼續增加。這將增加供水壓力。同時，世界上200個主要河流系統中有150個由兩個國家共用，50個由10個國家共用，這一事實表明，在水資源問題上存在著非常現實的戰爭風險。
我們必須希望理智和善意會占上風，並希望實施計畫，更有效地利用稀缺的水。世界上乾旱的土地將會享受和平與繁榮。
結論：沙漠的未來會怎樣？
沙漠是貧瘠、不適宜居住的地方。這個詞本身就構成了一個毫無特色的沙丘的形象，延伸到肉眼所見的美麗而可怕的地方。在其他地方，沙漠表面是由裸露的岩石和礫石構成的。風不停地吹，吹的灰塵刺痛皮膚，有時會產生沙塵暴，白天變成黑夜，把灰塵吹進衣服、門、嫁妝，吹到每個角落。氣溫從正午的酷熱到黎明前幾小時的嚴寒。水是所有商品中最珍貴的。其他沙漠則是冰冷的荒原，風沙和乾旱絲毫不亞於冰雪覆蓋的地面和狂風驟雨的狂風暴雨，使世界變得一塵不染。
然而，在這些最惡劣的環境中，生命的數量驚人。沒有植物生長在流動的沙丘上，因為它們的根找不到固定的地方，但是在沙漠的其他大部分地方都有植物。一些種子在下雨時發芽，用綠葉和燦爛的花朵覆蓋著沙漠，在土地再次乾燥之前完成了從種子到種子的生命週期。其他植物在一年中最乾旱的時候會把水分儲存在組織中，或者變得多愁善感。在那裡，有些動物不需要喝過多的冷飲。即使在北極和南極洲寒冷的沙漠裡，海洋裡也充滿了生物。沙漠，不管是熱的還是冷的，都是人們的家園，他們找到了在沙漠中茁壯成長的方法。
我們可以從植物、動物和人類適應沙漠生活的方式中學到很多，我們獲得的資訊將非常有用。例如，如果能使沙漠植物在高溫、乾旱和含鹽土壤中生存的特性能夠轉化為農作物，那麼沙漠邊緣的大片土地就可以可持續地耕種。這將減少由於過度放牧和過度耕作而造成的土壤侵蝕的風險。沙漠人開發的適應能力可能會幫助更多的人學會在世界上淡水短缺的地區更加節約用水。這些能讓沙漠動物在極端條件下保持健康的生理適應，可能會為醫學科學家提供治療人類病人的資訊。
然而，傳統的沙漠生活方式正在消失，最後一批遊牧牧民定居在村莊的日子可能很快就會到來。在北方，因紐特人現在有了永久的家園，儘管有些人繼續狩獵和捕魚覓食。村莊提供醫療中心、學校、商店和其他便利設施，並且經常吸引提供就業機會的公司。這些代表著生活水準的提高和青年人更廣泛的機會。留給我們的時間可能已經不多了，我們可以從那些曾經生活過的人那裡瞭解舊的生活方式。
然而，沙漠中的動植物並沒有受到威脅。如果世界變暖，一些低緯度沙漠，比如撒哈拉沙漠，可能會縮小。這會發生(如果真的發生的話)，因為溫暖的氣候將使熱帶氣旋遠離赤道，將赤道降雨帶到現在的沙漠邊緣。然而，沙漠不太可能消失。
大陸和西海岸沙漠的存在是因為它們的位置。無論氣候發生什麼變化，空氣在到達大陸之前仍然會穿過一個大陸，並因此失去了水分。這些地區將保持乾旱。
所有對氣候變化的預測都一致認為，氣候變暖首先會對極地地區產生最強烈的影響。南極洲東北部的氣溫已經比幾十年前升高了很多(儘管南極洲的東北部的溫度已經明顯升高了)。如果這一趨勢繼續下去，它可能會減少極地沙漠的面積，讓更多的物種在目前對它們來說過於寒冷和乾燥的地方立足。
沙漠是我們世界的一部分。儘管如此，嚴酷無情，它們仍然擁有高度適應的植物和動物物種；沙漠物種已經進化出策略和生理變化，使它們能夠應對極端溫度和缺水的挑戰。與此同時，沙漠提醒我們，我們自己對雨水的依賴，雨水澆灌著我們的莊稼。