含水层是指地下含水岩层、沙层、砾石层或淤泥层，从中可以抽取地下水用于饮用、灌溉和工业用途。含水层形成于透水性物质允许水积聚和流动，并被不透水层包裹的区域。含水层分为非承压含水层和承压含水层。非承压含水层的地下水位与地表相通，而承压含水层上方则覆盖着低渗透性地层。美国大平原下方的奥加拉拉含水层、南美洲的瓜拉尼含水层和华北平原含水层是世界上规模最大、农业价值最高的含水层之一。地下水供应了全球约三分之一的淡水，并灌溉着大量的农田，尤其是在印度、美国和中国。过度抽取地下水会导致地下水位下降、地面沉降和盐碱化，而硝酸盐、杀虫剂和工业化学品造成的污染则会威胁水质。有管理的地下水补给、地表水和地下水的联合利用以及提高灌溉效率是实现可持续发展的关键策略。