蝗群能摧毁整个地区的作物，威胁粮食供应和生计。如今，科学家与塞内加尔农民的合作研究表明，改善土壤健康可显著降低蝗灾损害。通过用氮肥增强土壤肥力，农作物对昆虫的吸引力降低，从而减少蝗虫数量、减轻作物损害，并使收成翻倍。
西斯领导亚利桑那州立大学的全球蝗虫倡议，研究蝗虫的行为以及如何控制它们破坏性的蝗群。虽然她的研究重点是减少对农作物和社区的损害，但她对这些昆虫本身也怀有深深的敬意。
蝗群仍是全球威胁
对许多人来说，蝗群让人联想到古代的瘟疫，但今天的威胁非常真实。在世界各地，蝗群可以摧毁大片地区的农作物，夺走生计，并在一些地区扰乱儿童的教育和长期经济前景。单个蝗群可以覆盖数百平方英里——大致相当于纽约市或凤凰城等主要城市的规模。
这就是为什么当西斯和她的国际研究团队发现一种简单的、基于土壤的方法来减少蝗虫进食时，他们密切关注。科学家们很早就意识到，这种方法可能带来改变生活的影响。据他们所知，这是第一项在真实农田环境中测试该方法并证明其在实验室外有效的研究。
与塞内加尔农民一起测试想法
研究人员与塞内加尔的农民合作，这些农民经常面临塞内加尔蝗虫的爆发。与沙漠蝗虫不同，这种物种不会形成大规模蝗群，但它的频繁出现和较小的群体可能对当地农民造成更大的危害。这些社区此前曾与西斯合作，并推动了更大规模的实地研究。
每位农民种植了两块小米地——一块施用了氮肥，另一块未施用。
对比很明显。施肥的地块蝗虫更少，作物损害减少，收成是未施肥地块的两倍。
"这一突破代表了在可持续管理迁徙害虫方面迈出的重要一步，提供了一种基于社区的工具，扩大了可用的处理选项，"西斯说，她也是亚利桑那州立大学可持续发展学院和生命科学学院的副教授。
该研究发表在《科学报告》期刊上。塞内加尔圣路易斯加斯顿·伯杰大学的副教授马穆尔·图雷担任第一作者，而西斯是美国国际开发署支持项目的首席研究员。
"这些结果对科学界和塞内加尔农民都至关重要，"图雷说。"这项研究让他们对蝗虫有了更深入的了解，并提供了一种在当地控制它们的实用方法。"
为什么土壤质量影响蝗虫行为
全球蝗虫倡议是朱莉·安·瑞格利全球未来实验室的一部分，专注于影响蝗虫爆发的多个系统。环境条件、昆虫生物学和行为、经济压力、公共政策和土地管理都促成了破坏循环——也创造了中断这些循环的机会。
经过15多年的研究，西斯发现了一个一致的模式。在营养贫乏的土壤中种植的作物往往促进蝗虫爆发，因为这些植物含有高水平的碳水化合物和极少量的蛋白质。
"这种碳水化合物偏向，或称为'甜甜圈饮食'，对蝗虫和群居蝗虫的种群是最佳的，"西斯说。就像依赖碳水化合物供能的耐力运动员一样，蝗虫依靠高碳水植物来驱动它们的长距离移动。
在富含氮的土壤中生长的植物则不同。它们含有更多的蛋白质和更少的碳水化合物，使它们成为蝗虫难以消化的食物。它们的身体难以处理过量的蛋白质，无法获得足够的能量来繁衍。
富含蛋白质的植物防止害虫
这些发现引出了一个关键问题。改变作物中蛋白质和碳水化合物的平衡能否防止蝗虫损害？早期的实验室实验和实地观察暗示这可能有效，但这个想法从未在实际农田中测试过。对西斯来说，这一空白使得下一步变得明确。
之前与她合作过的两个塞内加尔村庄自愿参与。他们的农场经常因塞内加尔蝗虫群而遭受严重损失。
在实验中，100名农民每人种植了两块小米地——一块施用了氮肥，另一块未施用作为对照。
研究人员不确定蝗虫是否可能从附近未施用的田地进入施肥地块，或者高蛋白植物是否会吸引其他害虫。为了查明情况，团队在生长季节统计了三次蝗虫数量并测量了作物损害，并在收获时记录了产量。
结果是决定性的。施肥地块蝗虫更少，叶子损害更小，收获时小米产量翻倍。团队也没有发现施用氮肥会加剧其他害虫问题的证据。
从化肥到堆肥解决方案
尽管研究中提供了氮肥，但对许多农业社区来说，这不是一个现实的长期选择。可持续控制需要既经济实惠又能保护土壤健康的方法。
"正在进行的工作完全集中在堆肥上，我们似乎得到了相同的结果，"西斯说。
美国国际开发署对该项目的资助在2025年初结束，但受结果的鼓舞，塞内加尔的农民自行继续了堆肥方法。
"农民们一致表示，他们在清理土地后不再焚烧作物残留物，而是进行堆肥以施肥田地，从而帮助减少蝗虫侵扰。这项技术得益于该项目而完全掌握，"图雷说。
研究团队现在正在寻求额外资金，将工作扩展到其他受蝗虫严重影响地区。
为什么蝗虫研究对美国很重要
美国目前没有本土蝗虫物种。那么为什么还要研究它们呢？西斯说这种情况可能会改变。她正在密切监测中美洲蝗虫，其分布范围到达美国边境约200英里以内。
"我们可以相当肯定地说，大约10到15年后，德克萨斯州将非常适合蝗虫生存，"西斯说。"它们是否会成为问题尚待确定，但这是我们绝对应该注意的事情。"
即使没有蝗虫，蝗虫已经在全国范围内构成重大挑战。有12种关键物种，统称为"十二大害虫"。
根据美国农业部的数据，这12种牧场蝗虫（加上一种蟋蟀）是美国西部最严重的害虫威胁之一。当它们成群时，可以剥光牧场，与牲畜争食，给牧场主带来严重问题。
虽然化学农药仍是主要的控制工具，但全球蝗虫倡议正在努力寻找对人类和环境更安全的替代方案。
科学家从国外蝗虫爆发中学到的知识可能在国内证明至关重要，帮助美国更有效地管理迁徙害虫，并为蝗虫有一天越过边境的可能性做好准备。