Все время возрастающая глобальная необходимость потребление воды угрожает биоразнообразию и поступлению достаточного количества воды для производства продуктов питания и других важных потребностей человека. Нехватка воды уже существует во многих регионах мира, с более чем 1 млрд. людей не имеющих адекватной питьевой воды. В добавок ко всему, 90% заболеваний в развивающихся странах передаются от загрязненной воды. Сельское хозяйство потребляет около 70% пресной воды во всем мире, например, около 1 000 л пресной воды необходимо для производства 1 килограмма зерна злаковых и 43 000 л для производства 1 кг говядины. Новые источники воды являются результатом сохранения, переработки, а также повышения эффективности использования воды, а не из крупных проектов в области развития.

Растениям необходима вода для фотосинтеза, роста и размножения. Вода, которая используется растениями, невосстановима, так как некоторая часть ее становиться частью химического состава растений, а остальная часть испаряется в процессе транспирации в атмосферу. В процессе фиксации диоксида углерода растениями и для температурного регулирования растения требуют испарять огромное количество воды. Разные с/х культуры используют от 300 до 2 000 л воды для создания 1 кг сухого вещества урожая. Средний глобальный перенос воды в атмосферу растительностью в процессе транспирации от наземных экосистем оценивается примерно в 64% всех осадков, выпадающих на Землю (Пиментел и др. 2004).

Минимальная влажность почвы необходимой для роста растений варьирует. Например, в США картофель требует уровня влажности почвы от 25% до 50%, люцерна – 30-50%, кукуруза – 50-70% (Пиментел и др. 2004). Рис в Китае, как сообщается, требует, по крайней мере, 80% влажности почвы (Пиментел и др. 2004). Интенсивность осадков, температура, растительный покров, высокое содержание органических веществ, активная микрофлора почв и водосток влияют на просачивание осадков в почву, откуда она используется растениями.

Вода потребляемая пищевыми и кормовыми культурами варьирует примерно от 300 до 2 000 л на 1 кг сухого урожая. Например, в США, 1 га кукурузы с выходом около 9 000 кг с га потребляет около 6 млн л воды на га в период вегетации (Пиментел и др. 2004), а еще от 1 до 2,5 млн л воды на га почвенной влаги испаряется с поверхности поля в атмосферу (Пиментел и др. 2004). Это означает, что в период вегетации для производства кукурузы требуется около 800 мм осадков (8 млн л на га). Даже с огдовым количеством осадков от 800 до 1 000 мм в кукурузном поясе США, кукуруза часто страдает от недостатка воды во время критического периода вегетации (Пиментел и др. 2004).

Гектар высокоурожайного риса требует примерно 11 млн л воды на гектар при средней урожайности 7 000 кг на га (Пиментел и др. 2004). В среднем, соя требует около 6 млн л воды на га для формирования урожайности 3,0 т/га (Пиментел и др. 2004). Пшеница, которая производит меньше биомассы растений чем кукуруза и рис, потребует около 2,4 млн л/га воды для формирования урожайности 2,7 т/га зерна. При полузасушливых условиях урожайность орошаемых культур, таких как кукуруза, низкая (от 1,0 до 2,5 т/га) даже при достаточном применении удобрений (Пиментел и др. 2004).