魚菜共生在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景

○陳 霞 陳 健 李良玉 楊柏偉 袁曉梅

魚菜共生（Aquaponics）是指將水產(chǎn)養(yǎng)殖（Aquaculture）與水耕栽培（Hydroponics）兩種農(nóng)業(yè)技術(shù)相結(jié)合，通過循環(huán)水工藝設(shè)計(jì)將養(yǎng)殖尾水輸送到水耕栽培單元，利用微生物將氨氮分解成亞硝酸鹽和硝酸鹽作為植物的營養(yǎng)物質(zhì)被吸收利用，實(shí)現(xiàn)節(jié)水減排和資源再利用的生態(tài)效應(yīng)，被認(rèn)為是極具創(chuàng)新性和可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)新模式。近年來，魚菜共生綜合種養(yǎng)系統(tǒng)取得了突破性的進(jìn)展，本文將對其作用原理、應(yīng)用效果、主要模式及優(yōu)缺點(diǎn)、存在問題與發(fā)展前景作一簡要闡述，以期為未來發(fā)展提供思路和參考。

1 魚菜共生綜合種養(yǎng)系統(tǒng)的原理

魚菜共生綜合種養(yǎng)系統(tǒng)是應(yīng)用無土栽培技術(shù)，將適宜水生的植物移栽到水面或移植到可承受其重量的人工載體材料上，植物生長過程中通過強(qiáng)大的根系吸收水體中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，并通過收獲植物體的形式將其移出水體，從而達(dá)到凈化水質(zhì)、修復(fù)水體、平衡水環(huán)境的作用。

1.1 營養(yǎng)物質(zhì)體內(nèi)轉(zhuǎn)化

水生蔬菜直接或間接地吸收、利用水體中的可溶性氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，一部分通過木質(zhì)化作用轉(zhuǎn)化為植物體的組成成分，一部分轉(zhuǎn)化成無毒的中間代謝物如木質(zhì)素，貯存在植物細(xì)胞中，碳元素則通過揮發(fā)、代謝或礦化作用使其轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水，達(dá)到去除污染物的作用。

1.2 微生物轉(zhuǎn)化

水生蔬菜根系表面具有發(fā)達(dá)的微生物種群，這些微生物有很強(qiáng)的轉(zhuǎn)化作用，可降解有機(jī)物。有的水生蔬菜根區(qū)的菌根真菌與蔬菜形成共生作用，有其獨(dú)特的酶途徑，用以降解不能被細(xì)菌單獨(dú)轉(zhuǎn)化的有機(jī)物。

1.3 光合作用分解或轉(zhuǎn)化

水生蔬菜光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)普遍比陸生陽生植物低，在一天較長時(shí)間內(nèi)都能達(dá)到凈光合生產(chǎn)，光合作用過程中通過根系向水體中釋放大量氧氣，提高水體溶解氧含量、促進(jìn)污染物的快速分解或轉(zhuǎn)化。

2 魚菜共生在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用

2.1 穩(wěn)定池塘水環(huán)境

水生植物的根系可形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)狀的結(jié)構(gòu)，并在植物根系附近形成好氧、缺氧和厭氧的不同環(huán)境，可為各種微生物的吸附和代謝提供良好的生存條件，也為生物浮床系統(tǒng)提供足夠的分解者。魚體分泌的黏液具有抑制蔬菜蟲害的作用，排泄物為植物提供營養(yǎng)；蔬菜根系保持水體潔凈。池塘中“水生蔬菜——微生物——魚類”綜合系統(tǒng)的構(gòu)建利于池塘pH、氮磷、藻類等的平衡和穩(wěn)定。

2.2 凈化水質(zhì)

水生蔬菜的栽種能大大提高水體透明度，研究顯示，根、莖、葉吸附、吸收、富集和降解水體及底泥中的污染物，總氮、總磷去除率60%以上，最高可達(dá)90%以上，化學(xué)需氧量可有效降低。水生蔬菜還對富營養(yǎng)化池塘水體有較強(qiáng)凈化能力，且凈化能力隨著處理時(shí)間的延長而提高。

2.3 維持水體溫度

魚菜共生系統(tǒng)中水生蔬菜的葉片和根尤其發(fā)達(dá)，分枝及葉片會(huì)在水面形成一層綠色屏障，遮蔭改變光照的直接作用途徑，降低水體的熱吸收和熱擴(kuò)散面積，使水體溫度的變化幅度減小，穩(wěn)定性增強(qiáng)，從而對高溫季節(jié)水體降溫和冬季水體保溫具有積極影響。

2.4 美化生態(tài)環(huán)境

魚菜共生生態(tài)系統(tǒng)在調(diào)節(jié)水質(zhì)的同時(shí)，還具有美化景觀環(huán)境的作用，尤其近年來陽臺(tái)農(nóng)業(yè)的提倡更推進(jìn)了其發(fā)展。水生蔬菜在養(yǎng)殖池塘中應(yīng)用，增加了綠植覆蓋，不同葉面、顏色的蔬菜搭配兼以不同浮床造型應(yīng)用，使得養(yǎng)殖水體呈現(xiàn)景觀美學(xué)，為美麗漁村構(gòu)建提供更多元素。

2.5 提高綜合效益

水產(chǎn)養(yǎng)殖中應(yīng)用魚菜共生技術(shù)，在水體表面栽種蔬菜，一水兩用，產(chǎn)出水產(chǎn)品和蔬菜，提高了經(jīng)濟(jì)效益，化肥、漁用調(diào)水產(chǎn)品的使用減少，生產(chǎn)過程中不（少）換水，種菜不施肥，水生態(tài)環(huán)境得以維護(hù)，水產(chǎn)品和蔬菜品質(zhì)提高，社會(huì)效益和生態(tài)效益凸顯，綜合效益得以大大提高。

3 主要應(yīng)用模式及優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 原池漂浮

原池漂浮法是當(dāng)前國內(nèi)魚菜共生應(yīng)用面積最廣的模式。重慶水產(chǎn)技術(shù)推廣站所采用的魚菜共生系統(tǒng)就是用泡沫板、竹架等載體，直接把蔬菜苗固定在漂浮板上進(jìn)行水培，蔬菜栽種面積30%左右。此種方法最為簡單，投資小，但利用效率不高，氮磷吸收不夠徹底，魚類及蔬菜種植密度不大，效益不突出，當(dāng)放養(yǎng)雜食性魚類時(shí)還需對根系進(jìn)行圍網(wǎng)保護(hù)，操作繁瑣。

3.2 異位硝化過濾

魚菜共生主營業(yè)務(wù)的企業(yè)通常采用此種模式。此模式將養(yǎng)殖系統(tǒng)和種植系統(tǒng)分開，以硝化系統(tǒng)進(jìn)行連接過濾。養(yǎng)殖尾水經(jīng)過濾后進(jìn)入硝化系統(tǒng)，硝化系統(tǒng)中接種培養(yǎng)分解N、P及有機(jī)質(zhì)的微生物，尾水經(jīng)硝化作用后分解為可被蔬菜吸收的游離營養(yǎng)形態(tài)進(jìn)入蔬菜種植區(qū)，以循環(huán)水或噴霧形式供蔬菜利用，經(jīng)蔬菜吸收后又再次進(jìn)入養(yǎng)殖池，從而形成閉合循環(huán)。此種模式適宜于規(guī)?；a(chǎn)應(yīng)用，系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)，利用率高，但技術(shù)含量高，投資成本大。

3.3 異位分離滴灌法

此種模式是將養(yǎng)殖水體與植物栽培基質(zhì)（如石礫、陶粒等）灌溉系統(tǒng)連接，養(yǎng)殖尾水以滴灌形式循環(huán)至栽培基質(zhì)，經(jīng)過濾收集后返回養(yǎng)殖水體。此種模式較為簡單，多應(yīng)用于瓜果等高大植物的栽培，但要求基質(zhì)過濾性能好，否則易出現(xiàn)堵塞、排水不暢等現(xiàn)象，使生態(tài)平衡遭到破壞從而影響生產(chǎn)。

4 存在問題

4.1 技術(shù)待深入研究

魚菜共生系統(tǒng)并不是普通簡單的單一生態(tài)系統(tǒng)，系統(tǒng)中的魚、微生物和蔬菜共生平衡才能維持系統(tǒng)穩(wěn)定。因此，魚類品種選擇、蔬菜品種選擇以及搭配比例等均需要深入研究和生產(chǎn)應(yīng)用，相關(guān)養(yǎng)殖和種植技術(shù)需要綜合權(quán)衡，尤其以魚菜共生為主營業(yè)務(wù)的個(gè)體或企業(yè)人員更需要具備相關(guān)專業(yè)知識(shí)，保證蔬菜和魚類的正常生長營養(yǎng)需求，才能真正發(fā)揮魚菜共生最大效益。

4.2 設(shè)施設(shè)備需全面配套

目前魚菜共生系統(tǒng)采用的實(shí)施設(shè)備多為水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)施或種植設(shè)施，專門針對魚菜共生的設(shè)施設(shè)備研發(fā)應(yīng)用較少，采用的泡沫漂浮板等質(zhì)量參差不齊，易造成水體白色污染，部分設(shè)施設(shè)備如滴灌系統(tǒng)造價(jià)較高，而常規(guī)增氧曝氣系統(tǒng)等不能滿足需求，生產(chǎn)中多需訂制，這在一定程度上影響了魚菜共生的推廣。

4.3 智能化管理需完善

魚菜共生生產(chǎn)中多個(gè)環(huán)節(jié)尚依賴人工投入，隨著勞動(dòng)成本增長及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對人工智能管理的需求，生產(chǎn)中急需建立魚菜共生生產(chǎn)模式數(shù)學(xué)模型，開發(fā)不同的穩(wěn)定智能管理設(shè)備，以降低勞動(dòng)成本，提高種養(yǎng)效率。

5 應(yīng)用前景

魚菜共生是從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)提升凝練發(fā)展而來的經(jīng)典農(nóng)業(yè)模式，是未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的一大趨勢，更是生態(tài)農(nóng)業(yè)、都市農(nóng)業(yè)及觀光旅游休閑農(nóng)業(yè)的主體，具有廣闊的前景與意義。隨著技術(shù)的深入研究、設(shè)施設(shè)備的成熟推廣以及人工智能的發(fā)展，魚菜共生在未來農(nóng)業(yè)中的占比將更為重要。

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