Sa mạc hóa hoặc hoang mạc hóa là quá trình suy giảm chất lượng đất ở những khu vực khô hạn, chủ yếu do hoạt động của con người và biến đổi khí hậu. Hiện nay, sa mạc hóa đang gia tăng nhanh chóng do biến đổi khí hậu và áp lực gia tăng từ nhu cầu nông nghiệp và chăn nuôi.
Hậu quả chính của sa mạc hóa là sự suy giảm đa dạng sinh học và giảm năng suất đất.
Nguyên nhân
Nguyên nhân chính dẫn đến sa mạc hóa chủ yếu là do hoạt động của con người từ khoảng 10.000 năm trước (thế Holocen). Việc lạm dụng đất cho chăn nuôi gia súc, canh tác nông nghiệp, phá rừng, đốt đồng, dự trữ nước, khoan giếng, làm tăng độ mặn của đất, và biến đổi khí hậu toàn cầu đã góp phần làm nhiều khu vực trên trái đất trở thành sa mạc.
Đất sa mạc thường có ranh giới rõ rệt với các khu vực xung quanh, nhưng đôi khi có thể tiếp giáp với vùng chuyển tiếp trước khi đến khu vực ẩm ướt, khiến cho biên giới sa mạc khó xác định hơn. Vùng chuyển tiếp này thường có hệ sinh thái nhạy cảm và nhiều tiểu khí hậu. Ví dụ, một đụn cát cao có thể chắn gió cho một khu vực trũng, tạo điều kiện cho cây cỏ phát triển. Khi có mưa, khu vực thảo mộc sẽ mát hơn.
Hệ sinh thái vùng ven sa mạc dễ bị tác động bởi hoạt động của con người, như chăn nuôi gia súc. Móng guốc của gia súc nện chặt đất, làm giảm khả năng thấm nước xuống tầng nước ngầm. Các lớp đất bề mặt nhanh chóng khô và dễ bị xói mòn. Việc đốn cây lấy củi và sự gặm cỏ của gia súc làm hư hại lớp rễ thực vật, khiến đất trở nên dễ tơi, khô và thành bụi. Hiện tượng này xảy ra khi con người chuyển từ lối sống du mục sang lối sống định cư.
Các đụn cát sa mạc cũng có thể di chuyển và góp phần vào sa mạc hóa. Gió là yếu tố chính làm di chuyển các đụn cát. Các hạt cát có thể lăn trên mặt đất hoặc bay lên không trung rồi rơi xuống, làm gia tăng lượng cát bị xô đẩy. Khi có gió mạnh, cát có thể di chuyển hàng chục mét, giống như hiện tượng tuyết trượt. Cát cũng có thể trượt xuống triền dốc bên kia khi tích tụ đủ trên đỉnh đụn.
Hạn hán đôi khi bị hiểu lầm là nguyên nhân chính của sa mạc hóa. Mặc dù hạn hán góp phần vào quá trình này, nguyên nhân chủ yếu vẫn là do áp lực hoạt động của con người lên môi trường. Theo địa chất học, trước thời kỳ văn minh nhân loại, không có bằng chứng khoa học nào cho thấy diện tích sa mạc mở rộng. Chỉ sau khi con người thay đổi môi trường sống, hiện tượng sa mạc hóa mới trở nên rõ rệt.
Hạn hán là hiện tượng thường xuyên xảy ra ở các vùng khô cằn, nhưng khi có mưa, hệ sinh thái có thể phục hồi nhanh chóng. Tuy nhiên, việc lạm dụng đất đai, như trong chăn nuôi quá tải, đã gia tăng tốc độ sa mạc hóa tại các vùng ven sa mạc. Dân du mục, khi cố gắng rời khỏi vùng sa mạc khô cằn, thường di chuyển đàn mục súc đến vùng ven để sinh sống, điều này vô tình khiến sa mạc lan rộng và họ cũng mang theo sự khô cằn của sa mạc.
Vùng khô cằn có thể được canh tác, nhưng áp lực từ con người gây hư hại thảm thực vật khiến đất dễ bị gió biến thành bụi. Thiếu bóng râm và nước trong lòng đất nhanh chóng bốc hơi, để lại chất muối làm đất mặn hơn. Quá trình này làm đất trở nên cằn cỗi, không có cây cỏ và suy thoái nhanh chóng, đặc biệt khi khí hậu biến đổi và lượng mưa giảm.
Thời kỳ lịch sử
Các sa mạc lớn trên thế giới hình thành một cách tự nhiên qua hàng nghìn năm, không phải do hoạt động của con người. Diện tích của sa mạc có thể thay đổi, nhưng chúng đã ổn định nhờ vào khí hậu và thảm thực vật.
Sa mạc Sahara, theo nghiên cứu khảo cổ, từng là một đồng cỏ rộng lớn (savanna) trước khi chuyển thành sa mạc tùy theo lượng mưa. Tuy nhiên, từ khi con người xuất hiện và thay đổi môi trường, các sa mạc ngày càng mở rộng với tốc độ nhanh chưa từng thấy.
Hiện trạng
Vào những năm 1930 ở Hoa Kỳ, sự kết hợp giữa việc chăn nuôi mục súc quá tải và canh tác nông nghiệp trên Đại Bình Nguyên Bắc Mỹ cùng với hạn hán kéo dài đã dẫn đến thảm họa 'Dust Bowl' lớn, làm hư hại đất canh tác và buộc hàng chục nghìn người phải di tản. Nhờ cải tiến trong phương pháp canh tác và quản lý nước, vấn đề Dust Bowl không còn tái diễn. Tuy nhiên, ở các quốc gia đang phát triển, tình trạng sa mạc hóa vẫn tiếp tục ảnh hưởng đến hàng triệu người.
Nạn phá rừng do nạn nhân mãn và việc đốt nương rẫy ở các vùng nhiệt đới là nguyên nhân chính dẫn đến việc mất thảm thực vật. Khi thảm thực vật biến mất, đất đai bị xói mòn, mất chất màu và cuối cùng trở thành sa mạc. Hiện tượng này đặc biệt rõ rệt ở vùng cao nguyên Madagascar, nơi 7% diện tích đã trở thành đất cằn cỗi không còn khả năng trồng trọt.
Quá tải mục súc là một vấn đề nghiêm trọng ở châu Phi, đặc biệt là tại vùng núi Waterberg ở Nam Phi và dải Sahel. Sa mạc Sahara hiện đang mở rộng về phía nam với tốc độ 45 km mỗi năm.
Các quốc gia Trung Á như Kazakhstan, Kyrgyzstan, Mông Cổ, Trung Hoa, Tajikistan, Afghanistan, Turkmenistan, Iran và Uzbekistan cũng đang chịu ảnh hưởng nặng nề. Tại Kazakhstan, từ năm 1980, gần 50% diện tích đất canh tác đã bị bỏ hoang do đất quá cằn trong quá trình sa mạc hóa.
Hồ Ngải Bỉ (Aibi) ở Tân Cương, Trung Quốc, gần biên giới Kazakhstan, đã giảm diện tích từ 580 dặm vuông xuống còn chưa đến 193 dặm vuông, đang đối mặt với nguy cơ nghiêm trọng.
Tại Việt Nam, đặc biệt ở miền Trung, một số khu vực đất đai đang chuyển thành hoang mạc cằn cỗi. Sa mạc hóa tại Việt Nam chủ yếu xảy ra ở bốn vùng: Tây Bắc, duyên hải miền Trung, Tây Nguyên và tứ giác Long Xuyên, với Ninh Thuận và Bình Thuận là những khu vực khô hạn nhất.
Tại Đồng bằng sông Cửu Long, việc lạm dụng canh tác đã khiến nhiều nơi bị tróc đi 30-40 cm lớp đất trên cùng để lấy đất sét làm gạch ngói. Mặc dù việc hạ mặt ruộng giúp dẫn nước dễ hơn, nhưng chất đất bị suy kiệt, dẫn đến năng suất mùa màng giảm tới 40%, và có thể phải mất 6 năm để phục hồi.
Biện pháp
Để bảo vệ hệ sinh thái khỏi thiệt hại, nhiều quốc gia đã triển khai các biện pháp chống sa mạc hóa như Kế hoạch Hành động Bảo tồn Đa dạng Sinh thái (Biodiversity Action Plans). Những biện pháp này chủ yếu tập trung vào việc giảm tốc độ sa mạc hóa và phục hồi đất, nhưng các nguyên nhân cơ bản như chăn nuôi và canh tác quá mức vẫn chưa được giải quyết triệt để.
Thực vật thuộc Họ Đậu có khả năng hấp thụ đạm từ không khí và chuyển vào đất, thường được sử dụng để cải tạo đất. Các biện pháp khác bao gồm việc xếp đá quanh gốc cây để giữ ẩm và tụ sương, hay làm luống nhỏ để bảo vệ hạt giống khỏi gió và làm chậm quá trình bốc hơi nước mưa. Ở vùng Sahel, việc trồng cây xanh để chắn gió giúp giảm bụi và ngăn nước bốc hơi nhanh.
Do nhu cầu cao về củi làm nhiên liệu ở các nước đang phát triển, việc chặt cây lấy củi đang góp phần làm gia tăng sa mạc hóa. Một giải pháp là sử dụng lò bếp năng lượng mặt trời hoặc các lò bếp củi hiệu suất cao (high efficiency) để giảm sự phụ thuộc vào củi cây.
Ở một số nơi, người ta lắp đặt rào chắn cát để giảm sức gió và trồng cây để chống xói mòn đất. Các bụi cây xanh trồng ở chân đụn cát có thể ổn định đụn cát và hạn chế lượng cát bị gió di chuyển.