本期分享團隊

作者 | Chaoqun Lin, Zhen Hu, Ying Luo, Shengxu Zhao,?Hongcha Xin, Yu Zhangjoseph, Xiaoming Liu, Weimin Guo指導教師 |?Maria Goula北京林業(yè)大學，亞利桑那州立大學，江南大學

土地的答案：基于蝗災(zāi)適應(yīng)性的

肯尼亞智慧農(nóng)業(yè)方案

A New Solution Based on Locust Outbreak

前言

“該項目對肯尼亞的蝗災(zāi)進行了深入分析，是對再生農(nóng)業(yè)的一項優(yōu)秀研究。這個問題是經(jīng)過充分研究的，我們從他們的工作中學到了很多東西，以及他們的解決方案是多么可行和合適，這讓我們感到驚訝。我們相信這個計劃可以很容易地實施，并且我們感謝他們考慮了社區(qū)參與，這在類似的項目中經(jīng)常被忽視?！薄?021ASLA評委會評語

A New Solution Based on Locust Outbreak，土地的答案——基于蝗災(zāi)適應(yīng)性的肯尼亞智慧農(nóng)業(yè)方案，該方案由六名隊友共同完成，我們很幸運地獲得了2021年美國風景園林師聯(lián)合會（ASLA）分析與規(guī)劃類學生榮譽獎。

本方案的背景是2020年肯尼亞遭遇了70年一遇的蝗災(zāi)，蝗蟲過境導致以農(nóng)業(yè)作為支柱產(chǎn)業(yè)的肯尼亞損失慘重。方案通過景觀方式介入肯尼亞農(nóng)業(yè)復興計劃，并通過研究蝗蟲習性，提出一套蝗災(zāi)適應(yīng)性的肯尼亞智慧農(nóng)業(yè)方案，最終在解決蝗蟲問題的同時，恢復當?shù)氐纳鷳B(tài)，促進經(jīng)濟發(fā)展。

這是去年冬天開始的一個競賽，我們嘗試用農(nóng)業(yè)開墾來緩解肯尼亞的蝗蟲危機，一群勇敢的來自各個專業(yè)的小伙伴加入了這個隊伍，我們被戲稱蝗蟲組，那段時間天天研究這玩意，夢里都是肯尼亞田里密密麻麻的蝗蟲。

我們組陸陸續(xù)續(xù)改了三輪，去年冬天完成了初稿，之后投wla改了一輪，加入了很多新的圖紙（不過沒中），最后改成ASLA，又重新改繪了很多圖紙。但是作為學生競賽有很多局限性和不成熟的地方，這個方案還有很多值得完善的地方，比如更科學的軟件模擬，更環(huán)環(huán)相扣的邏輯，礙于時間和精力只完成了概念設(shè)計。

很高興有機會能和大家在這里分享這個項目，也希望看完這篇文章后能給你帶來些許靈感和收獲。

項目背景

蝗蟲在非洲肆虐

2020年，蝗蟲在非洲和中東的數(shù)十個國家肆虐?；认x的入侵使非洲農(nóng)民不僅在遭受了作物的損失，蝗災(zāi)還帶來了環(huán)境和健康問題。根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界氣象組織的報告，沙漠蝗蟲可以迅速大量繁殖。一年之內(nèi)可以達到一開始的16萬倍。由此看來，下一次激增將使東非有500萬人至2500萬人面臨嚴重糧食短缺的風險，另外2500萬人將面臨嚴重的人道主義危機狀況。

其實蝗災(zāi)在肯尼亞出現(xiàn)非常具有偶發(fā)性，由于全球氣候變暖，蝗蟲隨著異常的季風進入肯尼亞，而厄爾尼諾帶來極端異常的降水與干旱為蟲群繁殖創(chuàng)造了條件，并且蝗蟲的繁殖與雨季作物生長季節(jié)同步，為大規(guī)模暴發(fā)提供了極好的基礎(chǔ)。使得肯尼亞北部這個原本只屬于蝗災(zāi)的邊緣地區(qū)成為了中心，讓一個沒有任何蝗蟲應(yīng)對經(jīng)驗的國家措手無策。據(jù)肯尼亞當?shù)孛襟w20年2月份的報道說，肯尼亞北部的蝗群覆蓋了2400平方公里的土地, 蝗蟲的入侵席卷了肯尼亞農(nóng)村的農(nóng)場，農(nóng)業(yè)的復原力在受到損害, 傳統(tǒng)牧業(yè)的牧草被啃食, 牧群也相繼感染上蝗災(zāi)帶來的瘟疫。

蝗蟲遷移的路徑

場地問題

肯尼亞的北部是一個相對干旱的地帶，歷史上以游牧業(yè)為主，北部的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)相對南部單一且低產(chǎn)落后，據(jù)統(tǒng)計肯尼亞北部兒童的營養(yǎng)不良率是南部的三倍以上。

肯尼亞北部農(nóng)業(yè)發(fā)展歷史

由于氣候干旱和技術(shù)落后，北部農(nóng)業(yè)發(fā)展確實具有重重阻礙，但同時也具有非常大的機遇去發(fā)展節(jié)水智慧農(nóng)業(yè)。1963年后，肯尼亞政府制定了更為全面的農(nóng)業(yè)發(fā)展計劃，把工作重心放在了低收入的干旱和半干旱地區(qū)，以達到糧食自足的目的。在2003的肯尼亞氣候智能農(nóng)業(yè)政策中，北部的Turkwel River流域成為潛在的農(nóng)業(yè)開墾地，政府計劃將當?shù)卮址诺挠文翗I(yè)逐步過渡為農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)，同時優(yōu)化農(nóng)牧業(yè)結(jié)構(gòu)。但是2020年爆發(fā)的蝗災(zāi)極大地阻礙了這個計劃，并且對現(xiàn)有農(nóng)牧業(yè)造成了巨大的破壞。

在新的肯尼亞智慧農(nóng)業(yè)方案中，我們希望氣候智能農(nóng)業(yè)的計劃能應(yīng)對當下多變的氣候問題以及氣候變化帶來的新危機，即異常繁殖成災(zāi)的蝗蟲。

蝗蟲習性研究及滅蟲方式的選擇

首先我們對沙漠蝗蟲的生命周期以及蝗蟲獨居與群居形態(tài)的轉(zhuǎn)變進行分析。獨居蝗蟲生命周期分為：卵、若蟲、成蟲三個階段。

由于植物的稀少，沙漠中的獨居蝗蟲偏向于分散生活，但當沙漠迎來異常的降雨后，休眠的植物驟然生長，以此為生的蝗蟲也隨之大量繁殖。但是降雨結(jié)束后，不斷緊縮的食物迫使突然涌現(xiàn)的大量蝗蟲不斷聚集到持續(xù)萎縮的剩余植被上。這些饑餓的獨居蝗蟲便會聚集，互相摩擦彼此后足的神經(jīng)接收器，釋放狂暴的信息素，成為破壞力巨大并且無法控制的群居蝗蟲，即蝗災(zāi)，它們成群結(jié)隊地遷徙，所到之處寸草不生，并且順著季風遷徙到更遠的地方。

更可怕的是蝗蟲喜好在含氮量低于20%、植被覆蓋率低于50%的貧瘠砂土中產(chǎn)卵。由于受蟲群遷徙習性影響，大范圍不可控的蝗蟲卵會殘留各個角落，由于深埋底下10公分以及隱蔽性強，這些蟲卵可以存活數(shù)年，非常難以去除，為今后肯尼亞蝗災(zāi)復發(fā)埋下嚴重隱患。

一旦條件再次適宜，蟲卵將集體孵化，新一代的蝗蟲的繁殖數(shù)量會指數(shù)級地瘋狂增長。新繁育的蝗蟲在季風帶來降水過后，不到兩個月就可以出現(xiàn)蟲群，此時正值4月新的播種季節(jié)，情況將進一步惡化，極易爆發(fā)蝗災(zāi)和饑荒。一代蝗蟲每平方公里至少出現(xiàn)4000萬只、消滅3.5萬人的食物，蝗蟲不用半年就可以三代同堂, 一年可就可以五代衍生, 每平方公里的土地會遭受2億蝗蟲的啃噬。

蝗蟲的生命周期及蝗蟲獨居與群居形態(tài)的轉(zhuǎn)變分析

接著我們收集了一系列治蝗方式，包括針對蝗蟲不同齡期和形態(tài)采取物理、化學、生物等方式，并且比較這些方式的效果、持續(xù)時間、副作用以及經(jīng)濟性。最終設(shè)計更偏向采用長效的、副作用小的、更為經(jīng)濟的手段，在蝗蟲未大暴發(fā)之前破壞蟲卵，采用生態(tài)控制、生物防治等環(huán)境友好的措施，及時有效地降低蝗蟲的蟲口密度，使之種群數(shù)量達不到形成群居型的水平，即采用預(yù)防性或可持續(xù)方式治理蝗災(zāi)。并且將這些治理方式融入農(nóng)業(yè)發(fā)展建設(shè)的全過程，形成一種蝗災(zāi)適應(yīng)性的特色農(nóng)業(yè)體系。

各種治蝗方式的比較

項目背景

本設(shè)計位于肯尼亞Lodwar市的沿河地帶，其位于Turkwel河的下游，由于近年來人口增長帶來的過渡放牧方式和粗放管理的農(nóng)業(yè)體系，當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境嚴重退化，土地荒漠化加劇。同時這里是肯尼亞地區(qū)近年來受蝗災(zāi)影響最嚴重的地區(qū)之一，由于蝗蟲對土質(zhì)和土壤含水量的偏好，Turkwel 河岸林帶與荒漠的交界處的濕潤沙土中滯留了大量的蟲卵，如同在地里埋下了馬上可能爆炸的炸彈，這些危機成為了現(xiàn)在急切需解決的問題。

場地選址

本方案以農(nóng)業(yè)開墾為切入點，通過發(fā)展農(nóng)業(yè)來逐步治理蝗災(zāi)并且緩解糧食危機。

肯尼亞蝗災(zāi)適應(yīng)性的農(nóng)業(yè)開墾計劃主要分為三步：

第一步是建立農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，由于當?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展的最大限制因數(shù)是水，我們將著重解決農(nóng)業(yè)灌溉的問題，建設(shè)水利設(shè)施，采用節(jié)水農(nóng)業(yè)，培育耕地，并且在農(nóng)業(yè)的開墾的過程中，初步去除埋在土壤中的蟲卵。

第二步是構(gòu)建一個復合的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，通過改善土壤肥力，增加作物品種，建立農(nóng)林牧混合農(nóng)業(yè)體系。這一步的目的在于通過增加土壤中的氮含量來抑制未來蝗蟲在此產(chǎn)卵，并且提高糧食產(chǎn)量，緩解糧食危機。

第三步是建立農(nóng)田周邊生態(tài)系統(tǒng)，包括建立農(nóng)田和河流防護林，營建蝗蟲天敵的生境，提高植被覆蓋率，生態(tài)環(huán)境的改善是應(yīng)對蝗災(zāi)問題的治本之策。

該方案強調(diào)公眾參與、健康棲息地、經(jīng)濟再開發(fā)以及歷史和文化詮釋。新型的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)旨在從自然、生態(tài)、文化和歷史等多個層面來為該區(qū)域重新賦予生機。

第一步：基于本土智慧的農(nóng)業(yè)水利策略

我們通過案例研究廣泛收集了當?shù)氐墓?jié)水農(nóng)業(yè)設(shè)施和水利灌溉措施，并將其改良后運用到設(shè)計地塊。

干旱地區(qū)特有的節(jié)水保肥的半月形農(nóng)田

農(nóng)業(yè)水利策略及案例學習

第一個為半月形農(nóng)田，這是最基本的結(jié)構(gòu)單元，是由下凹土方、土堤、入水口和出水口組成的系統(tǒng)。通過水渠引入河水用于灌溉，多余的水通過排水口排到下一個單元。下凹的構(gòu)造可以有效保水，在雨季時，土堤可以防止暴雨沖刷帶走土壤肥力。半月形農(nóng)田可以自由組合，并根據(jù)每個單元濕度的不同，差異化種植需水量不同的作物。

水盤的施工方式與半月形農(nóng)田一致，可以將一個或者多個基本單元挖更深更大，作為蓄水池。在雨季，下凹的水盤可以收集徑流，用于旱季灌溉的補充。以水盤為核心，可以繼續(xù)擴展農(nóng)田的范圍。

并且采用多種方式將河水引入水渠，包括在河流中營造沙洲或者導流水壩用于分流河水。在旱季河流水位較低時采用水泵輔助取水。

設(shè)計還提出一系列的旱季農(nóng)業(yè)應(yīng)對策略：如利用沙壩攔截季節(jié)性河流，作為臨時蓄水池。并采用多種節(jié)水的灌溉方式，如皮管滴灌、黏土陶罐滴灌、地下水灌溉等。

該方案還詳細介紹了半月形農(nóng)田的建造過程，包括確定如何確定半月形農(nóng)田朝向、半月形農(nóng)田的挖掘深度以及施肥位置，用于指導農(nóng)民的實踐。

整個農(nóng)田體系的生長過程是依附于水渠和水盤逐漸生長起來的，農(nóng)田與水渠形成樹枝狀的系統(tǒng)。這個系統(tǒng)可以向內(nèi)陸延伸,也可以在已有范圍一側(cè)開辟新的農(nóng)田

第二步：復合農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的建立

復合農(nóng)業(yè)策略分為三個步驟，整個農(nóng)業(yè)系統(tǒng)呈半圓形自河岸向內(nèi)陸演替，隨著一步步策略的深入使得土壤達到更好的條件。在農(nóng)業(yè)、牧業(yè)和林業(yè)的混合介入下，解決當?shù)丶Z食危機的同時達到去除蝗蟲卵留下的危害以及進一步避免蝗蟲的再次侵害。

復合農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的建立

一、恢復土壤條件。我們通過雨季淺翻土壤促進牧草的生長，進行一輪放牧之后再對土地進行深翻，將部分蟲卵消滅。之后進行一系列的土壤增肥措施，選擇固氮植物提升土壤肥力，建立保水保肥的半月形農(nóng)田結(jié)構(gòu)，配合秸稈還田和沼氣池的建立，進一步對土壤條件進行改善。

二、選擇適合的農(nóng)業(yè)品種?？紤]到短期內(nèi)需要應(yīng)對小規(guī)模反復爆發(fā)的蝗災(zāi)，選擇種植錯開蝗蟲繁殖期的晚熟的作物（如大豆、苜蓿和果樹）和蝗蟲不易啃食的作物（如大豆、油菜和西瓜）；同時也在農(nóng)田旁放置含有蝗蟲信息素4VA化合物的裝置吸引蝗蟲，捕捉蝗蟲后加工作為雞鴨的高蛋白飼料，這些飼料可以顯著提高家畜的生長速度。

三、完善農(nóng)業(yè)的體系。在土壤環(huán)境進一步改善后，我們選擇經(jīng)濟效益更高的物種進行輪作，增加農(nóng)作物種類，為當?shù)厝嗣裉峁└鼮槎鄻拥氖澄?。同時方案將營建農(nóng)田防護林，達到防風與分散蟲群的目的，避免它們?nèi)壕垡l(fā)蝗災(zāi)，最終達到一個穩(wěn)定與平衡的狀態(tài)。

第三步：生態(tài)系統(tǒng)的建立

包括恢復河岸防護林，Turkwel River水位季節(jié)變化大，河邊具有洪澇隱患，需要保護河岸尖葉相思、麻風樹等原生植被，預(yù)留河流彈性行洪空間，防止季節(jié)性洪水沖毀農(nóng)田。

生態(tài)恢復策略

擴展?jié)竦胤秶?，將河濱濕地通過水渠和池塘延伸到內(nèi)陸，增加生物多樣性，建立鳥類、家禽、青蛙等蝗蟲的天敵的生存環(huán)境，如建立生態(tài)鳥類保護區(qū)，保護沙漠食蝗鳥類。

在農(nóng)田外圍預(yù)留休牧牧場，運用本土的“Ngitili”自然資源管理系統(tǒng)，通過在雨季控制牲畜放牧來鼓勵植被更新，從而保護放牧地，以供旱季使用。

展望

在發(fā)展農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，恢復當?shù)厣a(chǎn)力的同時，還需要建立起蝗蟲網(wǎng)絡(luò)智能化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，在災(zāi)害發(fā)生前基于蟲群飛行路徑和土壤濕度植被覆蓋率等數(shù)據(jù)推測、預(yù)估蝗蟲下一步遷徙和產(chǎn)卵的地點，及時采取措施；在災(zāi)害發(fā)生后受損情況，評定蝗災(zāi)等級，推測滅蟲的投入人力物力成本，快速進行災(zāi)后重建工作。

我們從三個層面評估項目。

政治方面：政府致力于建立農(nóng)民協(xié)會，以確保耕作區(qū)的自我管理、制定內(nèi)部規(guī)則、與市議會溝通以及當?shù)刂R的必要代際轉(zhuǎn)移。

生產(chǎn)力方面：促進當?shù)厣a(chǎn)方式從粗放落后的游牧業(yè)轉(zhuǎn)化為農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)，從長遠來看，農(nóng)業(yè)增長將確保這個快速發(fā)展的地區(qū)的糧食安全和社會穩(wěn)定。

公民方面：促進當?shù)氐氖Ｓ嗲嗄陝趧恿氖罗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)，加強對其的教育；促使婦女參與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，婦女在肯尼亞農(nóng)村占農(nóng)業(yè)勞動力的49-60%，是重要的勞動力，她們參與勞動還可以促進當?shù)貎和嬍扯鄻有蕴嵘?，降低營養(yǎng)不良率。

這個創(chuàng)新的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)旨在在東非建立一個蝗災(zāi)適應(yīng)性的智慧農(nóng)業(yè)體系，不僅可以減少蝗蟲的影響，還可以為其他發(fā)展中國家創(chuàng)造一個確保糧食安全的模式。

結(jié)語

謝謝幫助過指導過我們的老師和學長學姐們，也謝謝組員的不離不棄，因為觀念和想法不同我們有無數(shù)次摩擦，但是最后還是堅持做完了

小宇是我見過最有想法的人，啥題都敢做，學科邊界由你來拓寬；超群是我見過最社交牛逼癥的人，方圓百里每個人都撩了個遍；小穎是我們的定心丸，在隊伍快推進不下去的時候畫出了絕美總平面圖安撫民心；小旭是審美總監(jiān)，幾張精美絕倫的效果圖出自她手，還有負責組員鬧崩的時候提著啤酒談心；宏超妹妹也力所能及地幫了很多忙。學姐我主要負責敦促大家多讀論文，嫌棄框架和策略不夠完善嫌棄圖不夠好看，還有就是默默召集日理萬機的大家繼續(xù)咬牙推進競賽。

最后的最后，學姐快要畢業(yè)了，祝組里的大家都前程似錦，未來可期。

項目圖紙