半圓形土堤
半月形堤（亦稱 demi-lune、半月形或大地微笑）是一種雨水收集技術，做法是在地面上挖掘半月形的坑洞，其開口與水流方向垂直。這項技術在降雨稀少且不規律的地區，即乾旱與半乾旱地區，尤其有益。半月形堤的主要功能是減緩並留住逕流，確保堤內的植物能獲得所需的水分。
背景
在乾旱地區，作物種植、放牧與林業尤其具有挑戰性。當地社區通常缺乏建立灌溉系統或使用化學肥料的財力與實務資源。因此，這些方法在當地通常被認為是不可行的解決方案。有鑑於此，雨水收集技術被廣泛採用，以有效留存雨水，同時將額外材料與資金投入的需求降至最低。
雨水收集技術種類繁多，其基本原則都是利用土壤和石頭等天然材料來建造或挖掘結構物。這些技術包括種植坑、滲透池與微型盆地，以及橫坡障礙。半月形堤屬於微型集水區雨水收集的子類別。除了減少農業逕流的主要功能外，這些方法還帶來額外的好處，例如為牲畜提供額外的飲用水、實現土地復墾、提高土壤肥力、加速薪柴用木材的生長，以及影響區域大氣模式，可能增加降水量。
起源與近期發展
作為應對乾燥氣候中水資源短缺與土壤侵蝕挑戰的方法，半月形堤歷史悠久。半月形堤的使用可追溯至世界各地的傳統農耕實踐，尤其是在非洲與中東地區。在這些地區，當地社區世代發展並改良了這項技術，以此提高農業生產力並恢復退化的土地。雖然這項實踐源遠流長，但在 20 世紀下半葉，半月形堤在科學界與發展社群中獲得了顯著關注，尤其是在非洲的薩赫勒地區。隨著該地區氣候變異性與土地退化的加劇，這些結構成為土地恢復與農業改良的重要工具。21 世紀初進行的研究進一步證實了半月形堤在改善土壤特性、增加植被覆蓋率以及提升乾旱與半乾旱生態系統生物多樣性方面的有效性。
結構與機制
半月形堤是呈半圓形挖掘的坑洞，挖出的土石則堆積在坑洞邊緣。其直徑通常為 2-8 公尺（可達 12 公尺），高度為 30-50 公分。這些土堤在一塊土地上呈交錯排列，這意味著從一排結構物之間流過的逕流會被下一排所攔截，依此類推。集水區與耕作區的面積比（C:A 比）在 1:1 到 3:1 之間。它們通常建於坡度不超過 15% 的斜坡上，不過在年降雨量超過 300 毫米時，土堤很少用於坡度陡於 5% 的地方。在較乾燥的條件下，土堤會建得較大；而在較濕潤的地區，則會建造更多半徑較小的土堤。較大、間距較寬的半月形堤主要用於恢復牧地或生產飼料，而較小、間距較密的半月形堤則用於支持樹木和灌木的生長。
效益與挑戰
除了收集雨水的主要功能外，堆積的有機碎屑會吸引白蟻和其他無脊椎動物，牠們的活動會在有機質中形成通道和孔隙。這個過程能促進腐植質的形成，改善水分滲透，最終提升土壤品質。研究顯示，當與動物糞便等其他富含養分的材料結合使用時，半月形堤能顯著降低作物歉收的風險並提高農業生產力——與傳統方法相比，產量可能提升至三倍。
然而，雖然這些技術所需的人造材料和資金投入極少，但卻是高度勞力密集型：建造一公頃的半月形堤可能需要長達四個人月的工作量，此外每年還需要額外的維護工作。其他挑戰還包括缺乏相關知識與培訓計畫。
案例研究
肯亞埃瓦索恩吉羅盆地
2023 年 3 月，維斯自然學院（Wyss Academy for Nature）與 Naibunga 社區保育協會及 Justdiggit 合作，在肯亞的埃瓦索恩吉羅盆地（Ewaso Ng’iro basin）啟動了一項引進半月形堤的計畫。首批土堤於 2023 年 3 月開挖，總數已達 100,000 座。截至 2023 年 12 月，初步結果顯示土壤變得更加翠綠，大象也重返該地區。團隊於 2023 年 7、8 月及 2024 年 4 月，分別對乾季與濕季的生物多樣性以及當地生計進行了社會生態評估，並持續監測包括棲地恢復在內的當地自然資源。
伊朗 Koteh 牧地
2014 年，一項研究在伊朗錫斯坦－俾路支斯坦省（Sistan and Baloochestan province）的 Koteh 牧地進行，旨在調查半月形堤對植被覆蓋與土壤特性的影響。植被樣本（使用 5x5 平方公尺的樣區）與土壤樣本（取自地表下 0-30 公分深度）顯示，與對照區（無土堤）相比，設有土堤的區域展現出更高的植被覆蓋率、植物產量與密度。在半月形堤區域測得的物種豐富度與多樣性最高，且土壤中的有機碳、氮、鉀、磷與碳酸鈣含量也顯著增加。該研究的結論是，建造半月形堤對研究區域牧地的植被覆蓋與土壤特性產生了正面影響。
尼日泰拉與塔瓦地區
1970 年至 2010 年間，在尼日的泰拉（Téra）與塔瓦（Tahuoa）地區實施的半月形堤，在多項恢復目標上皆顯示出正面成果。干預措施的影響包括作物產量增加（小米產量每年每公頃增加 180 公斤，秸稈產量增加 400 公斤）、飼料產量增加，以及木材產量增加。動植物多樣性皆有所提升。此外，灌溉用水需求下降，糧食安全與自給自足能力則有所提高。水的收集與蓄積得到改善，土壤濕度與養分循環也雙雙提升。
參見
- 薩赫勒地區的雨水收集
- Zaï
- 等高犁耕
- 綠色長城