2021 ASLA学生奖专辑 | 规划分析类荣誉奖：土地的答案——基于蝗灾适应性的肯尼亚智慧

本期分享团队

作者 | Chaoqun Lin, Zhen Hu, Ying Luo, Shengxu Zhao, Hongcha Xin, Yu Zhangjoseph, Xiaoming Liu, Weimin Guo指导教师 | Maria Goula北京林业大学，亚利桑那州立大学，江南大学

土地的答案：基于蝗灾适应性的

肯尼亚智慧农业方案

A New Solution Based on Locust Outbreak

前言

“该项目对肯尼亚的蝗灾进行了深入分析，是对再生农业的一项优秀研究。这个问题是经过充分研究的，我们从他们的工作中学到了很多东西，以及他们的解决方案是多么可行和合适，这让我们感到惊讶。我们相信这个计划可以很容易地实施，并且我们感谢他们考虑了社区参与，这在类似的项目中经常被忽视。”——2021ASLA评委会评语

A New Solution Based on Locust Outbreak，土地的答案——基于蝗灾适应性的肯尼亚智慧农业方案，该方案由六名队友共同完成，我们很幸运地获得了2021年美国风景园林师联合会（ASLA）分析与规划类学生荣誉奖。

本方案的背景是2020年肯尼亚遭遇了70年一遇的蝗灾，蝗虫过境导致以农业作为支柱产业的肯尼亚损失惨重。方案通过景观方式介入肯尼亚农业复兴计划，并通过研究蝗虫习性，提出一套蝗灾适应性的肯尼亚智慧农业方案，最终在解决蝗虫问题的同时，恢复当地的生态，促进经济发展。

这是去年冬天开始的一个竞赛，我们尝试用农业开垦来缓解肯尼亚的蝗虫危机，一群勇敢的来自各个专业的小伙伴加入了这个队伍，我们被戏称蝗虫组，那段时间天天研究这玩意，梦里都是肯尼亚田里密密麻麻的蝗虫。

我们组陆陆续续改了三轮，去年冬天完成了初稿，之后投wla改了一轮，加入了很多新的图纸（不过没中），最后改成ASLA，又重新改绘了很多图纸。但是作为学生竞赛有很多局限性和不成熟的地方，这个方案还有很多值得完善的地方，比如更科学的软件模拟，更环环相扣的逻辑，碍于时间和精力只完成了概念设计。

很高兴有机会能和大家在这里分享这个项目，也希望看完这篇文章后能给你带来些许灵感和收获。

项目背景

蝗虫在非洲肆虐

2020年，蝗虫在非洲和中东的数十个国家肆虐。蝗虫的入侵使非洲农民不仅在遭受了作物的损失，蝗灾还带来了环境和健康问题。根据联合国粮农组织和世界气象组织的报告，沙漠蝗虫可以迅速大量繁殖。一年之内可以达到一开始的16万倍。由此看来，下一次激增将使东非有500万人至2500万人面临严重粮食短缺的风险，另外2500万人将面临严重的人道主义危机状况。

其实蝗灾在肯尼亚出现非常具有偶发性，由于全球气候变暖，蝗虫随着异常的季风进入肯尼亚，而厄尔尼诺带来极端异常的降水与干旱为虫群繁殖创造了条件，并且蝗虫的繁殖与雨季作物生长季节同步，为大规模暴发提供了极好的基础。使得肯尼亚北部这个原本只属于蝗灾的边缘地区成为了中心，让一个没有任何蝗虫应对经验的国家措手无策。据肯尼亚当地媒体20年2月份的报道说，肯尼亚北部的蝗群覆盖了2400平方公里的土地, 蝗虫的入侵席卷了肯尼亚农村的农场，农业的复原力在受到损害, 传统牧业的牧草被啃食, 牧群也相继感染上蝗灾带来的瘟疫。

蝗虫迁移的路径

场地问题

肯尼亚的北部是一个相对干旱的地带，历史上以游牧业为主，北部的农业结构相对南部单一且低产落后，据统计肯尼亚北部儿童的营养不良率是南部的三倍以上。

肯尼亚北部农业发展历史

由于气候干旱和技术落后，北部农业发展确实具有重重阻碍，但同时也具有非常大的机遇去发展节水智慧农业。1963年后，肯尼亚政府制定了更为全面的农业发展计划，把工作重心放在了低收入的干旱和半干旱地区，以达到粮食自足的目的。在2003的肯尼亚气候智能农业政策中，北部的Turkwel River流域成为潜在的农业开垦地，政府计划将当地粗放的游牧业逐步过渡为农业和畜牧业，同时优化农牧业结构。但是2020年爆发的蝗灾极大地阻碍了这个计划，并且对现有农牧业造成了巨大的破坏。

在新的肯尼亚智慧农业方案中，我们希望气候智能农业的计划能应对当下多变的气候问题以及气候变化带来的新危机，即异常繁殖成灾的蝗虫。

蝗虫习性研究及灭虫方式的选择

首先我们对沙漠蝗虫的生命周期以及蝗虫独居与群居形态的转变进行分析。独居蝗虫生命周期分为：卵、若虫、成虫三个阶段。

由于植物的稀少，沙漠中的独居蝗虫偏向于分散生活，但当沙漠迎来异常的降雨后，休眠的植物骤然生长，以此为生的蝗虫也随之大量繁殖。但是降雨结束后，不断紧缩的食物迫使突然涌现的大量蝗虫不断聚集到持续萎缩的剩余植被上。这些饥饿的独居蝗虫便会聚集，互相摩擦彼此后足的神经接收器，释放狂暴的信息素，成为破坏力巨大并且无法控制的群居蝗虫，即蝗灾，它们成群结队地迁徙，所到之处寸草不生，并且顺着季风迁徙到更远的地方。

更可怕的是蝗虫喜好在含氮量低于20%、植被覆盖率低于50%的贫瘠砂土中产卵。由于受虫群迁徙习性影响，大范围不可控的蝗虫卵会残留各个角落，由于深埋底下10公分以及隐蔽性强，这些虫卵可以存活数年，非常难以去除，为今后肯尼亚蝗灾复发埋下严重隐患。

一旦条件再次适宜，虫卵将集体孵化，新一代的蝗虫的繁殖数量会指数级地疯狂增长。新繁育的蝗虫在季风带来降水过后，不到两个月就可以出现虫群，此时正值4月新的播种季节，情况将进一步恶化，极易爆发蝗灾和饥荒。一代蝗虫每平方公里至少出现4000万只、消灭3.5万人的食物，蝗虫不用半年就可以三代同堂, 一年可就可以五代衍生, 每平方公里的土地会遭受2亿蝗虫的啃噬。

蝗虫的生命周期及蝗虫独居与群居形态的转变分析

接着我们收集了一系列治蝗方式，包括针对蝗虫不同龄期和形态采取物理、化学、生物等方式，并且比较这些方式的效果、持续时间、副作用以及经济性。最终设计更偏向采用长效的、副作用小的、更为经济的手段，在蝗虫未大暴发之前破坏虫卵，采用生态控制、生物防治等环境友好的措施，及时有效地降低蝗虫的虫口密度，使之种群数量达不到形成群居型的水平，即采用预防性或可持续方式治理蝗灾。并且将这些治理方式融入农业发展建设的全过程，形成一种蝗灾适应性的特色农业体系。

各种治蝗方式的比较

项目背景

本设计位于肯尼亚Lodwar市的沿河地带，其位于Turkwel河的下游，由于近年来人口增长带来的过渡放牧方式和粗放管理的农业体系，当地生态环境严重退化，土地荒漠化加剧。同时这里是肯尼亚地区近年来受蝗灾影响最严重的地区之一，由于蝗虫对土质和土壤含水量的偏好，Turkwel 河岸林带与荒漠的交界处的湿润沙土中滞留了大量的虫卵，如同在地里埋下了马上可能爆炸的炸弹，这些危机成为了现在急切需解决的问题。

场地选址

本方案以农业开垦为切入点，通过发展农业来逐步治理蝗灾并且缓解粮食危机。

肯尼亚蝗灾适应性的农业开垦计划主要分为三步：

第一步是建立农业基础设施，由于当地农业发展的最大限制因数是水，我们将着重解决农业灌溉的问题，建设水利设施，采用节水农业，培育耕地，并且在农业的开垦的过程中，初步去除埋在土壤中的虫卵。

第二步是构建一个复合的农业系统，通过改善土壤肥力，增加作物品种，建立农林牧混合农业体系。这一步的目的在于通过增加土壤中的氮含量来抑制未来蝗虫在此产卵，并且提高粮食产量，缓解粮食危机。

第三步是建立农田周边生态系统，包括建立农田和河流防护林，营建蝗虫天敌的生境，提高植被覆盖率，生态环境的改善是应对蝗灾问题的治本之策。

该方案强调公众参与、健康栖息地、经济再开发以及历史和文化诠释。新型的农业系统旨在从自然、生态、文化和历史等多个层面来为该区域重新赋予生机。

第一步：基于本土智慧的农业水利策略

我们通过案例研究广泛收集了当地的节水农业设施和水利灌溉措施，并将其改良后运用到设计地块。

干旱地区特有的节水保肥的半月形农田

农业水利策略及案例学习

第一个为半月形农田，这是最基本的结构单元，是由下凹土方、土堤、入水口和出水口组成的系统。通过水渠引入河水用于灌溉，多余的水通过排水口排到下一个单元。下凹的构造可以有效保水，在雨季时，土堤可以防止暴雨冲刷带走土壤肥力。半月形农田可以自由组合，并根据每个单元湿度的不同，差异化种植需水量不同的作物。

水盘的施工方式与半月形农田一致，可以将一个或者多个基本单元挖更深更大，作为蓄水池。在雨季，下凹的水盘可以收集径流，用于旱季灌溉的补充。以水盘为核心，可以继续扩展农田的范围。

并且采用多种方式将河水引入水渠，包括在河流中营造沙洲或者导流水坝用于分流河水。在旱季河流水位较低时采用水泵辅助取水。

设计还提出一系列的旱季农业应对策略：如利用沙坝拦截季节性河流，作为临时蓄水池。并采用多种节水的灌溉方式，如皮管滴灌、黏土陶罐滴灌、地下水灌溉等。

该方案还详细介绍了半月形农田的建造过程，包括确定如何确定半月形农田朝向、半月形农田的挖掘深度以及施肥位置，用于指导农民的实践。

整个农田体系的生长过程是依附于水渠和水盘逐渐生长起来的，农田与水渠形成树枝状的系统。这个系统可以向内陆延伸,也可以在已有范围一侧开辟新的农田

第二步：复合农业系统的建立

复合农业策略分为三个步骤，整个农业系统呈半圆形自河岸向内陆演替，随着一步步策略的深入使得土壤达到更好的条件。在农业、牧业和林业的混合介入下，解决当地粮食危机的同时达到去除蝗虫卵留下的危害以及进一步避免蝗虫的再次侵害。

复合农业系统的建立

一、恢复土壤条件。我们通过雨季浅翻土壤促进牧草的生长，进行一轮放牧之后再对土地进行深翻，将部分虫卵消灭。之后进行一系列的土壤增肥措施，选择固氮植物提升土壤肥力，建立保水保肥的半月形农田结构，配合秸秆还田和沼气池的建立，进一步对土壤条件进行改善。

二、选择适合的农业品种。考虑到短期内需要应对小规模反复爆发的蝗灾，选择种植错开蝗虫繁殖期的晚熟的作物（如大豆、苜蓿和果树）和蝗虫不易啃食的作物（如大豆、油菜和西瓜）；同时也在农田旁放置含有蝗虫信息素4VA化合物的装置吸引蝗虫，捕捉蝗虫后加工作为鸡鸭的高蛋白饲料，这些饲料可以显著提高家畜的生长速度。

三、完善农业的体系。在土壤环境进一步改善后，我们选择经济效益更高的物种进行轮作，增加农作物种类，为当地人民提供更为多样的食物。同时方案将营建农田防护林，达到防风与分散虫群的目的，避免它们群聚引发蝗灾，最终达到一个稳定与平衡的状态。

第三步：生态系统的建立

包括恢复河岸防护林，Turkwel River水位季节变化大，河边具有洪涝隐患，需要保护河岸尖叶相思、麻风树等原生植被，预留河流弹性行洪空间，防止季节性洪水冲毁农田。

生态恢复策略

扩展湿地范围，将河滨湿地通过水渠和池塘延伸到内陆，增加生物多样性，建立鸟类、家禽、青蛙等蝗虫的天敌的生存环境，如建立生态鸟类保护区，保护沙漠食蝗鸟类。

在农田外围预留休牧牧场，运用本土的“Ngitili”自然资源管理系统，通过在雨季控制牲畜放牧来鼓励植被更新，从而保护放牧地，以供旱季使用。

展望

在发展农业系统，恢复当地生产力的同时，还需要建立起蝗虫网络智能化监测预警系统，在灾害发生前基于虫群飞行路径和土壤湿度植被覆盖率等数据推测、预估蝗虫下一步迁徙和产卵的地点，及时采取措施；在灾害发生后受损情况，评定蝗灾等级，推测灭虫的投入人力物力成本，快速进行灾后重建工作。

我们从三个层面评估项目。

政治方面：政府致力于建立农民协会，以确保耕作区的自我管理、制定内部规则、与市议会沟通以及当地知识的必要代际转移。

生产力方面：促进当地生产方式从粗放落后的游牧业转化为农业和畜牧业，从长远来看，农业增长将确保这个快速发展的地区的粮食安全和社会稳定。

公民方面：促进当地的剩余青年劳动力从事农业生产，加强对其的教育；促使妇女参与农业生产，妇女在肯尼亚农村占农业劳动力的49-60%，是重要的劳动力，她们参与劳动还可以促进当地儿童饮食多样性提升，降低营养不良率。

这个创新的农业系统旨在在东非建立一个蝗灾适应性的智慧农业体系，不仅可以减少蝗虫的影响，还可以为其他发展中国家创造一个确保粮食安全的模式。

结语

谢谢帮助过指导过我们的老师和学长学姐们，也谢谢组员的不离不弃，因为观念和想法不同我们有无数次摩擦，但是最后还是坚持做完了

小宇是我见过最有想法的人，啥题都敢做，学科边界由你来拓宽；超群是我见过最社交牛逼症的人，方圆百里每个人都撩了个遍；小颖是我们的定心丸，在队伍快推进不下去的时候画出了绝美总平面图安抚民心；小旭是审美总监，几张精美绝伦的效果图出自她手，还有负责组员闹崩的时候提着啤酒谈心；宏超妹妹也力所能及地帮了很多忙。学姐我主要负责敦促大家多读论文，嫌弃框架和策略不够完善嫌弃图不够好看，还有就是默默召集日理万机的大家继续咬牙推进竞赛。

最后的最后，学姐快要毕业了，祝组里的大家都前程似锦，未来可期。

项目图纸